EP0040812A1 - Low-pressure discharge lamp - Google Patents

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EP0040812A1
EP0040812A1 EP19810103877 EP81103877A EP0040812A1 EP 0040812 A1 EP0040812 A1 EP 0040812A1 EP 19810103877 EP19810103877 EP 19810103877 EP 81103877 A EP81103877 A EP 81103877A EP 0040812 A1 EP0040812 A1 EP 0040812A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inner tube
low
pressure discharge
discharge lamp
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19810103877
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lothar Busch
Fritz Dr. Dipl.-Phys. Schipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP0040812A1 publication Critical patent/EP0040812A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers

Definitions

  • the invention relates to a low-pressure discharge lamp in which the discharge space, which contains a gas and / or metal vapor filling and two main electrodes, is formed by a sealed outer bulb and an inner tube arranged therein, one end of the inner tube being closed and the other End is open to the outer bulb and the two electrodes are each arranged at the closed end of the inner tube, namely one electrode inside and the other electrode outside the tube.
  • Lamps with such a construction which work on the low-pressure discharge principle, are provided for one-sided base. Because of their greatly shortened design compared to conventional low-pressure discharge lamps, they are referred to as so-called compact lamps. Equipped with a screw base - or via a corresponding base adapter - which contains the ballast and possibly a starting element, these lamps can also be operated in standard incandescent lamp holders. Such compact lamps are therefore suitable for the direct replacement of incandescent lamps with a corresponding design. Due to their higher efficiency for converting the absorbed electrical energy into useful radiation and due to their longer lifespan, the compact lamps are more economical than incandescent lamps.
  • compact lamps have so far not been able to prevail.
  • the proposed constructions are still too complex, which means high manufacturing costs and ultimately also a high selling price, on the other hand, the lamps simpler construction, the light output is not yet satisfactory.
  • the general endeavor in the development of compact lamps is to achieve a size that corresponds to that of incandescent lamps and to achieve the light outputs which are emitted by 60 to 100 W incandescent lamps, which requires a power consumption of 15 to 25 W for the compact lamps makes.
  • JP-PA 49-35 796 e.g. a fluorescent lamp with a base on one side is known, in which a linear inner tube is arranged coaxially in a tubular outer bulb. The latter has a closed end and an end open to the outer bulb. The outer bulb is sealed on the base side by a conventional lamp base, into which the current leads for the electrodes are melted and which also serves as a carrier for the inner tube.
  • One of the two electrodes is located in the inner tube and the other outside the tube - each at the foot. This measure roughly doubles the discharge path.
  • JP-PA 45-7518 in which a straight inner tube is also used to extend the discharge path, this is arranged asymmetrically in the tubular outer bulb.
  • the electrode-side end of the outer bulb is closed here by immersion in a melt.
  • the lamp outer bulb contains one or two U-shaped inner tubes, each with a closed and an open end.
  • an electrode is arranged at the closed end inside the tube and an electrode at the open end outside the tube.
  • both electrodes are located at the closed ends within the tubes.
  • an extension of the discharge path is achieved by axially extending partition walls which are sealed off from the longitudinal walls of the tubular discharge vessel.
  • the partition runs between the two electrodes, which are each located on the same end face of the discharge vessel. While at the end of the electrode the partition closes tightly with the vessel wall, a passage for the discharge is provided at the opposite end of the vessel between the partition and the vessel. Due to the required sealing measures, such a lamp construction is relatively complex to manufacture.
  • the invention has for its object to provide a single-socket low-pressure discharge lamp of compact design, in which the extension of the discharge path is solved by a simple construction, which in particular allows cost-effective production.
  • the lamp should have a luminous flux that is comparable to that of an incandescent lamp of 60 to 100 W.
  • the low-pressure discharge lamp with the features mentioned in the preamble of the main claim is characterized according to the invention in that the inner tube is wound in a screw or spiral manner around the longitudinal axis of the lamp. Given the compact dimensions of the outer bulb, this construction results in a considerable length for the discharge path.
  • the power consumption of the lamp (without ballast) or its luminous efficacy is determined in particular by the length of the tortuous inner tube and the respective inner diameter.
  • An increase in the operating voltage is achieved by increasing the number of turns (lengthening the discharge path) or reducing the tube diameter, which means an increase in output. At the same time, these measures also increase the luminous efficiency under certain conditions.
  • the luminous efficiency decreases again from a certain lower tube diameter, so that expediently this tube diameter should not be undercut or should not be undershot.
  • the inner diameter of the inner tube must be at least 5 mm in order to obtain favorable operating values.
  • the preferred range for the inside diameter of the tube is between 8 and 16 mm.
  • An upper limit is given in particular by the requirement for a compact design.
  • the outer envelope of the tortuous inner tube has essentially the shape of a cylinder, ie all turns have approximately the same diameter. From manufacturing technology Reasons can be slightly different from the cylindrical shape (for example, with a weakly conical shape) in order to enable the winding tube to be safely removed from the molding part during the manufacturing process.
  • the outer envelope curve of the winding inner tube has approximately the shape of a truncated cone. There is a greater difference in diameter between adjacent turns here.
  • slightly modified shapes are also cheap to manufacture.
  • the pitch between adjacent turns is preferably the same over the entire inner tube, with the exception of the end regions. This gives simple winding forms. More complicated winding shapes than the ones described above - such as an ellipsoid shape - are conceivable, but require a greater manufacturing outlay.
  • the inner tube which extends the discharge path is advantageously fastened in the outer bulb at its closed end, on which the electrodes are also arranged.
  • the latter is e.g. sealed by a conventional foot, in which the power supply lines for the electrodes are melted, the inner tube then being fused to the foot part.
  • the closed end of the tube lies with its longitudinal axis in the longitudinal axis of the lamp.
  • This tube area can be expanded in diameter compared to the rest of the inner tube in order to give the necessary space for the electrode located in the tube.
  • the open end of the inner tube ends e.g. in a helical or spiral turn, but can also run differently in order to achieve a specific discharge direction, e.g. be angled towards the lamp's longitudinal axis.
  • a wide variety of shapes are suitable for the outer bulb.
  • a bulb in the form of a conventional incandescent lamp has proven particularly useful.
  • Pistons in the shape of cylinders, ellipsoids or spheres can also be used advantageously.
  • more abstract shapes are also conceivable for the outer bulb.
  • the discharge vessel consisting of an outer bulb and an inner tube, contains, in particular, mercury and an inert gas as the filling.
  • the UV radiation emitted by the low-pressure discharge is converted into visible radiation by corresponding phosphor coatings on the inner surface of the outer bulb and on the inner and / or outer surface of the inner tube.
  • a so-called three-band phosphor as the phosphor.
  • the latter consists of three individual components, each of which emits in red, green and blue when excited.
  • the individual surface coatings of the outer bulb (inside) and inner tube (inside and outside) can each consist of a different phosphor or phosphor mixture.
  • the outer bulb is provided at the end on the electrode side with a base via which the lamp is electrically connected.
  • a conventional screw base is advantageously used, which can be used in incandescent lamp holders.
  • the lamp can be equipped with any base, e.g. also with a bayonet base.
  • a specially developed electronic ballast is housed inside the base. With a suitable base, this enables operation in any bulb holder, i.e. directly on the mains.
  • the lamp according to the invention can also be operated via a conventional ballast choke, which is e.g. housed in an adapter or part of the luminaire.
  • the low-pressure discharge lamp according to the invention has good lighting properties.
  • the interior structure described above is simple in terms of construction, but results in a considerable lengthening of the discharge path, as a result of which a relatively high luminous flux and a good luminous efficacy can be achieved.
  • a substitution of incandescent lamps is possible, whereby the advantages of a light output that is more than three times higher and a significantly longer lifespan can be used.
  • the compact lamp shown in FIG. 1 has a pear-shaped outer bulb 1 which contains an inner tube 2 which extends the discharge path.
  • Outer bulb 1 and inner tube 2 are made of glass, for example a soft glass.
  • the inner tube 2, which has a closed end 3 and an open end 4, is helically wound around the longitudinal axis of the lamp.
  • the outer envelope of the winding tube 2 here has the shape of a cylinder.
  • the pitch between adjacent turns is constant over the entire length of the inner tube 2.
  • the two glow electrodes 5 and 6 are each located at the closed end 3 of the inner tube 2.
  • One electrode 5 is arranged inside and the other electrode 6 outside the tube 2.
  • the discharge path thus leads from the electrode 5 through the winding inner tube 2 via the space between the outer bulb 1 and the inner tube 2 to the counterelectrode 6.
  • the end of the outer bulb 1 on the electrode side is sealed by a glass base 7. This forms the feedthrough for the power supply lines 8 and 9 of the two electrodes 5, 6.
  • the pump tube 10 (here in substitute melted state).
  • the inner tube 2 is melted at its closed end 3 on the foot 7, which thus forms the support for the inner tube 2.
  • the end region 3, which is arranged with its longitudinal axis in the longitudinal axis of the lamp and which contains the electrode 5, is somewhat enlarged in diameter compared to the rest of the inner tube 2; otherwise, the tube 2 has a constant inside and outside diameter.
  • the outer diameter of the tube 2 is, for example, 13 mm in the tortuous part; for the inside diameter - with a wall thickness of 0.8 mm - there is a dimension of 11.4 mm.
  • the inner tube 2 has a diameter of 16 mm outside or 14 mm inside.
  • the inner tube 2 is here, for example, provided with 3 1/2 turns, the outer diameter of the coil being 42 mm.
  • the open tube end 4, which ends here in one turn, is about 90 mm from the inner electrode 5 and about 100 mm from the outer electrode 6. With these dimensions, the winding tube 2 gives a discharge length of approximately 480 to 500 mm.
  • the outer bulb 1 is provided on its inside and the inner tube 2 on the inside and outside with a phosphor coating.
  • the individual phosphor layers can each consist of a different phosphor or phosphor mixture.
  • the lamp which has an outer bulb of approx. 110 mm in diameter (greatest width) and 150 mm in length (measured from the lower edge of the foot melting to the top of the bulb), contains 15 mg of mercury and argon with a filling pressure of about 3 mbar .
  • the outer bulb 1 carries a base part 11 which has a screw thread 12.
  • An electronic ballast 13 is contained in the interior of the base 11, via which the discharge lamp is operated at an audio frequency of approximately 25 kHz.
  • the compact lamp described above has a power consumption of approximately 20 W without a ballast. With ballast, the power consumption increases by approx. 2.5 W.
  • the lamp operating voltage is 80 V, while the lamp current is approximately 250 mA. At these operating values, a luminous flux of 1000 lm is achieved.
  • FIG. 2 shows the same structure of the lamp. Only the inner tube 2 'is wound in a spiral around the longitudinal axis of the lamp; the individual turns increase in diameter from the base 7 to the piston crown.
  • the outer envelope of the coiled tube 2 ' has the shape of a truncated cone. The pitch between adjacent turns is constant over the entire length of the inner tube 2 '.

Abstract

An inner tube (2), open on one side, is arranged in a sealed outer bulb (1) which contains a gas and/or metal-vapour filling and two main electrodes (5, 6). The one incandescent electrode (5) is located inside the tube (2) and the other incandescent electrode (6) is located outside the tube (2) at the closed end. The inner tube (2) is wound spirally or helically around the lamp longitudinal axis. In this arrangement, the outer envelope curve of the tube (2) preferably forms a cylinder or a truncated cone. The internal diameter of the wound inner tube (2) is at least 5 mm, preferably 8 to 16 mm. The inner tube (2) and the outer bulb (1) advantageously have a fluorescent coating. An electronic power supply unit (13) is accommodated inside the holder (11). Despite the compact external dimensions, the lamp has a relatively long discharge path. It achieves a relatively high light intensity and a good lighting efficiency. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Entladungslampe, bei der der Entladungsraum, der eine Gas- und/oder Metalldampf-Füllung sowie zwei Hauptelektroden enthält, durch einen abgedichteten Außenkolben und ein darin angeordnetes Innenrohr gebildet ist, wobei das eine Ende des Innenrohres geschlossen und das andere Ende zum Außenkolben hin offen ist und die beiden Elektroden jeweils am geschlossenen Ende des Innenrohres angeordnet sind, und zwar die eine Elektrode im Innern und die andere Elektrode außerhalb des Rohres.The invention relates to a low-pressure discharge lamp in which the discharge space, which contains a gas and / or metal vapor filling and two main electrodes, is formed by a sealed outer bulb and an inner tube arranged therein, one end of the inner tube being closed and the other End is open to the outer bulb and the two electrodes are each arranged at the closed end of the inner tube, namely one electrode inside and the other electrode outside the tube.

Lampen mit einem derartigen Konstruktionsaufbau, die nach dem Niederdruckentladungsprinzip arbeiten, sind für einseitige Sockelung vorgesehen. Aufgrund ihrer gegenüber herkömmlichen Niederdruck-Entladungslampen stark verkürzten Bauform werden sie als sog. Kompaktlampen bezeichnet. Mit einem Schraubsockel ausgestattet - bzw. über einen entsprechenden Sockeladapter -, der das Vorschaltgerät sowie evtl. ein Startelement enthält, lassen sich diese Lampen auch in üblichen Glühlampenfassungen betreiben. Derartige Kompaktlampen sind daher bei entsprechender Konstruktion für den direkten Ersatz von Glühlampen geeignet. Infolge ihres höheren Wirkungsgrades für die Umsetzung der aufgenommenen elektrischen Energie in Nutzstrahlung und aufgrund der längeren Lebensdauer sind die Kompaktlampen wirtschaftlicher als Glühlampen.Lamps with such a construction, which work on the low-pressure discharge principle, are provided for one-sided base. Because of their greatly shortened design compared to conventional low-pressure discharge lamps, they are referred to as so-called compact lamps. Equipped with a screw base - or via a corresponding base adapter - which contains the ballast and possibly a starting element, these lamps can also be operated in standard incandescent lamp holders. Such compact lamps are therefore suitable for the direct replacement of incandescent lamps with a corresponding design. Due to their higher efficiency for converting the absorbed electrical energy into useful radiation and due to their longer lifespan, the compact lamps are more economical than incandescent lamps.

Trotz dieses klaren Vorteils konnten sich Kompaktlampen bisher nicht durchsetzen. Zum einen sind die vorgeschlagenen Konstruktionen noch zu aufwendig, was hohe Herstellkosten und letztlich auch einen hohen Verkaufspreis bedingt, zum anderen ist bei den Lampen einfacherer Konstruktion die abgegebene Lichtleistung noch nicht befriedigend. Das allgemeine Bestreben bei der Entwicklung von Kompaktlampen geht dahin, eine möglichst glühlampenentsprechende Größe zu erreichen und dabei zu Lichtleistungen zu kommen, wie sie von 60- bis 100-W-Glühlampen abgegeben werden, was bei den Kompaktlampen eine Leistungsaufnahme von 15 bis 25 W erforderlich macht.Despite this clear advantage, compact lamps have so far not been able to prevail. On the one hand, the proposed constructions are still too complex, which means high manufacturing costs and ultimately also a high selling price, on the other hand, the lamps simpler construction, the light output is not yet satisfactory. The general endeavor in the development of compact lamps is to achieve a size that corresponds to that of incandescent lamps and to achieve the light outputs which are emitted by 60 to 100 W incandescent lamps, which requires a power consumption of 15 to 25 W for the compact lamps makes.

Herkömmliche Leuchtstofflampen in Stab-, U- oder Ringform haben im allgemeinen eine auf die Entladungslänge bezogene Leistungsaufnahme von weniger als 50 W/m. Für Leistungsaufnahmen von 15 bzw. 25 W würde dies eine Entladungslänge von mindestens 30 bzw. 50 cm bedeuten. Um eine Niederdruck-Entladungslampe kurzer Bauform auf eine Leistungsaufnahme von ca. 20 W zu bringen, kann man im Prinzip auf zwei Arten vorgehen. Zum einen läßt sich eine höhere Leistung durch eine Stromerhöhung erzielen, zum anderen durch eine erhöhte Brennspannung. Hier interessiert insbesondere die letztere der beiden Möglichkeiten. Eine Brennspannungserhöhung wird z.B. durch Maßnahmen wie Verlängerung des Entladungsweges, Verringerung des Entladungsgefäßdurchmessers oder Einführung von sog. Rekombinationsstrukturen, z.B. von Glaswolle, in das Entladungsgefäß erreicht. Hinsichtlich des Erfindungsgedankens wird im folgenden nur auf den Stand der Technik eingegangen, der sich mit einer Verlängerung des Entladungsweges befaßt.Conventional fluorescent lamps in rod, U or ring form generally have a power consumption in relation to the discharge length of less than 50 W / m. For power consumption of 15 or 25 W, this would mean a discharge length of at least 30 or 50 cm. In principle, there are two ways of bringing a low-pressure discharge lamp of short design to a power consumption of approx. 20 W. On the one hand, higher performance can be achieved by increasing the current, and on the other hand by increasing the operating voltage. The latter of the two options is of particular interest here. An increase in burning voltage is e.g. through measures such as lengthening the discharge path, reducing the discharge vessel diameter or introducing so-called recombination structures, e.g. of glass wool, reached in the discharge vessel. With regard to the concept of the invention, only the state of the art, which deals with an extension of the discharge path, is discussed below.

Aus der JP-PA 49-35 796 ist z.B. eine einseitig gesockelte Leuchtstofflampe bekannt, bei der in einem röhrenförmigen Außenkolben ein geradliniges Innenrohr koaxial angeordnet ist. Letzteres hat ein abgeschlossenes und ein zum Außenkolben hin offenes Ende. Der Außenkolben ist an der Sockelseite durch einen üblichen Lampenfuß abgedichtet, in den die Stromzuführungen für die Elektroden eingeschmolzen sind und der außerdem als Träger für das Innenrohr dient. Von den beiden Elektroden ist die eine im Innenrohr und die andere außerhalb des Rohres - jeweils am Fuß - angebracht. Durch diese Maßnahme ist etwa eine Verdoppelung des Entladungsweges erreicht.From JP-PA 49-35 796 e.g. a fluorescent lamp with a base on one side is known, in which a linear inner tube is arranged coaxially in a tubular outer bulb. The latter has a closed end and an end open to the outer bulb. The outer bulb is sealed on the base side by a conventional lamp base, into which the current leads for the electrodes are melted and which also serves as a carrier for the inner tube. One of the two electrodes is located in the inner tube and the other outside the tube - each at the foot. This measure roughly doubles the discharge path.

In der JP-PA 45-7518, bei der ebenfalls ein geradliniges Innenrohr zur Verlängerung der Entladungsbahn verwendet wird, ist dieses asymmetrisch im rohrförmigen Außenkolben angeordnet. Das elektrodenseitige Ende des Außenkolbens ist hier durch Eintauchen in eine Schmelze verschlossen.In JP-PA 45-7518, in which a straight inner tube is also used to extend the discharge path, this is arranged asymmetrically in the tubular outer bulb. The electrode-side end of the outer bulb is closed here by immersion in a melt.

Ein anderer Lösungsweg für eine Kompaktlampe wird in der DE-OS 28 35 574 aufgezeigt. Der Lampenaußenkolben enthält ein oder zwei U-förmig gebogene Innenrohre mit jeweils einem geschlossenen und einem offenen Ende. Bei der Ausführung mit einem Innenrohr ist eine Elektrode am geschlossenen Ende innerhalb des Rohres und eine Elektrode am offenen Ende außerhalb des Rohres angeordnet. Bei Verwendung von zwei U-förmigen Innenrohren befinden sich beide Elektroden jeweils an den geschlossenen Enden innerhalb der Rohre.Another solution for a compact lamp is shown in DE-OS 28 35 574. The lamp outer bulb contains one or two U-shaped inner tubes, each with a closed and an open end. In the version with an inner tube, an electrode is arranged at the closed end inside the tube and an electrode at the open end outside the tube. When using two U-shaped inner tubes, both electrodes are located at the closed ends within the tubes.

In der DE-OS 29 28 025 z.B. wird eine Verlängerung des Entladungsweges durch axial verlaufende Trennwände erreicht, die zu den Längswänden des rohrförmigen Entladungsgefäßes hin abgedichtet sind. Bei der einsockeligen Ausführung verläuft die Trennwand zwischen den beiden Elektroden, die sich jeweils an der gleichen Stirnseite des Entladungsgefäßes befinden. Während am elektrodenseitigen Ende die Trennwand dicht mit der Gefäßwand abschließt, ist am gegenüberliegenden Gefäßende zwischen Trennwand und Gefäß ein Durchlaß für die Entladung vorgesehen. Durch die erforderlichen Dichtungsmaßnahmen ist eine derartige Lampenkonstruktion relativ aufwendig in der Herstellung.In DE-OS 29 28 025 e.g. an extension of the discharge path is achieved by axially extending partition walls which are sealed off from the longitudinal walls of the tubular discharge vessel. In the single-socket version, the partition runs between the two electrodes, which are each located on the same end face of the discharge vessel. While at the end of the electrode the partition closes tightly with the vessel wall, a passage for the discharge is provided at the opposite end of the vessel between the partition and the vessel. Due to the required sealing measures, such a lamp construction is relatively complex to manufacture.

Ein weiterer Vorschlag zur Verlängerung des Entladungsweges ist in der DE-OS 27 24 603 beschrieben. In den zylindrischen Kolben ist eine wendelförmig ansteigende Glasfläche eingebracht. Die Elektroden befinden sich jeweils an den Enden des gewundenen Entladungsweges. Dabei kann eine Mittelsäule vorgesehen sein, die als Durchführung für die Stromzuführungen der oberen, am sockelfernen Ende befindlichen Elektrode dient. Auch diese Konstruktion ist herstellungstechnisch sehr aufwendig, da die wendelförmig ansteigende Glasfläche am Kolben dicht anliegen muß. Über die Ausführung der notwendigen Abdichtung sind keine Hinweise gegeben.Another proposal for extending the discharge path is described in DE-OS 27 24 603. A helically rising glass surface is introduced into the cylindrical piston. The electrodes are located at the ends of the tortuous discharge path. In this case, a center column can be provided, which serves as a feedthrough for the current leads of the upper electrode located at the end remote from the base. This construction is also very complex in terms of production technology, since the helically rising glass surface must lie tightly against the piston. No information is given on the execution of the necessary sealing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einsockelige Niederdruck-Entladungslampe kompakter Bauform zu schaffen, bei der die Verlängerung des Entladungsweges durch eine einfache Konstruktion gelöst ist, die insbesondere eine kostengünstige Fertigung zuläßt. Die Lampe soll neben einer möglichst hohen Lichtausbeute einen Lichtstrom aufweisen, der mit dem einer Glühlampe von 60 bis 100 W vergleichbar ist.The invention has for its object to provide a single-socket low-pressure discharge lamp of compact design, in which the extension of the discharge path is solved by a simple construction, which in particular allows cost-effective production. In addition to the highest possible luminous efficiency, the lamp should have a luminous flux that is comparable to that of an incandescent lamp of 60 to 100 W.

Die Niederdruck-Entladungslampe mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr um die Lampenlängsachse schrauben- oder spiralförmig gewunden ist. Diese Konstruktion ergibt bei den vorgegebenen kompakten Abmessungen des Außenkolbens eine beträchtliche Länge für den Entladungsweg. Dabei wird insbesondere durch die Länge des gewundenen Innenrohres und des jeweiliegen Innendurchmessers die Leistungsaufnahme der Lampe (ohne Vorschaltgerät) bzw. deren Lichtausbeute bestimmt. Durch Erhöhung der Windungszahl (Verlängerung des Entladungsweges) bzw. Verringerung des Rohrdurchmessers wird ein Brennspannungsanstieg erreicht, was eine Leistungserhöhung bedeutet. Gleichzeitig bewirken diese Maßnahmen unter gewissen Voraussetzungen auch eine Lichtausbeutesteigerung. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ab einem bestimmten unteren Rohrdurchmesser die Lichtausbeute wieder abnimmt, so daß zweckmäßigerweise dieser Rohrdurchmesser nicht bzw. nicht allzuviel unterschritten werden sollte. Untersuchungen haben ergeben, daß der innere Durchmesser des Innenrohres mindestens 5 mm betragen muß, um noch günstige Betriebswerte zu erhalten. Der Vorzugsbereich für den Innendurchmesser des Rohres erstreckt sich zwischen 8 und 16 mm. Eine obere Grenze ist insbesondere durch die Forderung einer kompakten Bauform gegeben.The low-pressure discharge lamp with the features mentioned in the preamble of the main claim is characterized according to the invention in that the inner tube is wound in a screw or spiral manner around the longitudinal axis of the lamp. Given the compact dimensions of the outer bulb, this construction results in a considerable length for the discharge path. The power consumption of the lamp (without ballast) or its luminous efficacy is determined in particular by the length of the tortuous inner tube and the respective inner diameter. An increase in the operating voltage is achieved by increasing the number of turns (lengthening the discharge path) or reducing the tube diameter, which means an increase in output. At the same time, these measures also increase the luminous efficiency under certain conditions. However, it has been found that the luminous efficiency decreases again from a certain lower tube diameter, so that expediently this tube diameter should not be undercut or should not be undershot. Studies have shown that the inner diameter of the inner tube must be at least 5 mm in order to obtain favorable operating values. The preferred range for the inside diameter of the tube is between 8 and 16 mm. An upper limit is given in particular by the requirement for a compact design.

Als vorteilhaft haben sich zwei Wicklungsformen erwiesen. Bei der einen hat die äußere Hüllkurve des gewundenen Innenrohres im wesentlichen die Form eines Zylinders, d.h. alle Windungen haben etwa den gleichen Durchmesser. Aus fertigungstechnischen Gründen kann dabei von der Zylinderform leicht abgewichen werden (z.B. mit einer schwach konischen Form), um beim Biegeprozeß während der Herstellung ein sicheres Abziehen des gewundenen Rohres vom Verkzeugteil zu ermöglichen. Bei der zweiten Wicklungsform hat die äußere Hüllkurve des gewundenen Innenrohres annähernd die Form eines Kegelstumpfes. Hier besteht zwischen benachbarten Windungen ein größerer Unterschied im Durchmesser. Neben der idealen Kegelstumpfform sind auch noch leicht modifizierte Formen fertigungstechnisch günstig. Vorzugsweise ist die Ganghöhe zwischen benachbarten Windungen über das gesamte Innenrohr - mit Ausnahme der Endbereiche - gleich. Damit sind einfache Wicklungsformen gegeben. Kompliziertere Wicklungsformen als die vorstehend beschriebenen - wie z.B. eine Ellipsoidform - sind denkbar, erfordern jedoch einen größeren Fertigungsaufwand.Two forms of winding have proven to be advantageous. In one, the outer envelope of the tortuous inner tube has essentially the shape of a cylinder, ie all turns have approximately the same diameter. From manufacturing technology Reasons can be slightly different from the cylindrical shape (for example, with a weakly conical shape) in order to enable the winding tube to be safely removed from the molding part during the manufacturing process. In the second winding form, the outer envelope curve of the winding inner tube has approximately the shape of a truncated cone. There is a greater difference in diameter between adjacent turns here. In addition to the ideal truncated cone shape, slightly modified shapes are also cheap to manufacture. The pitch between adjacent turns is preferably the same over the entire inner tube, with the exception of the end regions. This gives simple winding forms. More complicated winding shapes than the ones described above - such as an ellipsoid shape - are conceivable, but require a greater manufacturing outlay.

Das den Entladungsweg verlängernde Innenrohr ist vorteilhaft an seinem geschlossenen Ende, an dem auch die Elektroden angeordnet sind, im Außenkolben befestigt. Letzterer ist z.B. durch einen üblichen Fuß abgedichtet, in den die Stromzuführungen für die Elektroden eingeschmolzen sind, wobei das Innenrohr dann mit dem Fußteil verschmolzen ist. Aus Stabilitätsgründen ist es günstig, wenn das geschlossene Ende des Rohres mit seiner Längsachse in der Lampenlängsachse liegt. Dabei kann dieser Rohrbereich gegenüber dem übrigen Innenrohr im Durchmesser erweitert sein, um den notwendigen Platz für die im Rohr befindliche Elektrode zu geben. Das offene Ende des Innenrohres endet z.B. in einer schraubenförmigen bzw. spiralförmigen Windung, kann aber auch, um eine bestimmte Entladungsführung zu erreichen, andersartig verlaufen, z.B. zur Lampenlängsachse hin abgewinkelt sein.The inner tube which extends the discharge path is advantageously fastened in the outer bulb at its closed end, on which the electrodes are also arranged. The latter is e.g. sealed by a conventional foot, in which the power supply lines for the electrodes are melted, the inner tube then being fused to the foot part. For reasons of stability, it is favorable if the closed end of the tube lies with its longitudinal axis in the longitudinal axis of the lamp. This tube area can be expanded in diameter compared to the rest of the inner tube in order to give the necessary space for the electrode located in the tube. The open end of the inner tube ends e.g. in a helical or spiral turn, but can also run differently in order to achieve a specific discharge direction, e.g. be angled towards the lamp's longitudinal axis.

Für den Außenkolben eignen sich die unterschiedlichsten Formen. Bewährt hat sich insbesondere ein Kolben in herkömmlicher Glühlampenform (birnenförmiger Kolben). Des weiteren lassen sich auch Kolben in Zylinder-, Ellipsoid- oder Kugelform vorteilhaft verwenden. Jedoch auch abstraktere Formen sind für den Außenkolben denkbar.A wide variety of shapes are suitable for the outer bulb. A bulb in the form of a conventional incandescent lamp (pear-shaped bulb) has proven particularly useful. Pistons in the shape of cylinders, ellipsoids or spheres can also be used advantageously. However, more abstract shapes are also conceivable for the outer bulb.

Das Entladungsgefäß, bestehend aus Außenkolben und Innenrohr enthält als Füllung insbesondere Quecksilber und ein Edelgas. Die von der Niederdruckentladung emittierte UV-Strahlung wird durch entsprechende Leuchtstoffbeschichtungen auf der Innenfläche des Außenkolbens sowie auf der Innen- und/oder Außenfläche des Innenrohres in sichtbare Strahlung umgesetzt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als Leuchtstoff einen sog. Dreibandenleuchtstoff einzusetzen. Letzterer besteht aus drei Einzelkomponenten, die bei Anregung jeweils im Roten, Grünen und Blauen emittieren. Dabei können die einzelnen Oberflächenbeschichtungen von Außenkolben (innen) und Innenrohr (innen und außen) jeweils aus einem unterschiedlichen Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffgemisch bestehen. Es hat sich besonders bei sehr engen Innenrohren als vorteilhaft erwiesen, im Innern des Rohres - in der Nähe des geschlossenen Endes - eine amalgambildende Substanz anzubringen. Dadurch wird bewirkt, daß das durch die im Betrieb auftretenden thermischen Zustände in den Außenkolben diffundierte Quecksilber in einem ständigen dynamischen Prozeß wieder zurückgeführt wird, so daß das ganze Volumen des Innenrohres gleichmäßig mit Quecksilberdampf ausgefüllt ist.The discharge vessel, consisting of an outer bulb and an inner tube, contains, in particular, mercury and an inert gas as the filling. The UV radiation emitted by the low-pressure discharge is converted into visible radiation by corresponding phosphor coatings on the inner surface of the outer bulb and on the inner and / or outer surface of the inner tube. It has proven to be advantageous to use a so-called three-band phosphor as the phosphor. The latter consists of three individual components, each of which emits in red, green and blue when excited. The individual surface coatings of the outer bulb (inside) and inner tube (inside and outside) can each consist of a different phosphor or phosphor mixture. In the case of very narrow inner tubes in particular, it has proven advantageous to attach an amalgam-forming substance to the interior of the tube - in the vicinity of the closed end. This has the effect that the mercury diffused by the thermal conditions occurring during operation in the outer bulb is returned in a constant dynamic process, so that the entire volume of the inner tube is filled evenly with mercury vapor.

Der Außenkolben ist am elektrodenseitigen Ende mit einem Sockel versehen, über den der elektrische Anschluß der Lampe vorgenommen wird. Vorteilhaft ist ein herkömmlicher Schraubsockel verwendet, der in Glühlampenfassungen einsetzbar ist. Die Lampe kann jedoch im Prinzip mit jedem beliebigen Sockel ausgestattet sein, z.B. auch mit einem Bajonettsockel. Im Innern des Sockels ist ein speziell entwickeltes elektronisches Vorschaltgerät untergebracht. Dieses ermöglicht - bei geeigneter Sockelung - den Betrieb in jeder Glühlampenfassung, also direkt am Netz. Die erfindungsgemäße Lampe kann jedoch auch über eine übliche Vorschaltdrossel betrieben werden, die z.B. in einem Adapter untergebracht oder Bestandteil der Leuchte ist.The outer bulb is provided at the end on the electrode side with a base via which the lamp is electrically connected. A conventional screw base is advantageously used, which can be used in incandescent lamp holders. In principle, however, the lamp can be equipped with any base, e.g. also with a bayonet base. A specially developed electronic ballast is housed inside the base. With a suitable base, this enables operation in any bulb holder, i.e. directly on the mains. However, the lamp according to the invention can also be operated via a conventional ballast choke, which is e.g. housed in an adapter or part of the luminaire.

Die erfindungsgemäße Niederdruck-Entladungslampe weist neben kompakten Abmessungen gute lichttechnische Eigenschaften auf.In addition to compact dimensions, the low-pressure discharge lamp according to the invention has good lighting properties.

Der vorbeschriebene Innenaufbau ist von der Konstruktion her einfach, ergibt aber eine beträchtliche Verlängerung des Entladungsweges, wodurch sich ein verhältnismäßig hoher Lichtstrom und eine gute Lichtausbeute erreichen lassen. Mit derartigen Kompaktlampen ist eine Substitution von Glühlampen möglich, wobei die Vorteile einer mehr als 3-fach höheren Lichtausbeute und einer wesentlich längeren Lebensdauer genutzt werden können.The interior structure described above is simple in terms of construction, but results in a considerable lengthening of the discharge path, as a result of which a relatively high luminous flux and a good luminous efficacy can be achieved. With such compact lamps, a substitution of incandescent lamps is possible, whereby the advantages of a light output that is more than three times higher and a significantly longer lifespan can be used.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Figuren näher erläutert. In schematischer Darstellung sind Ausführungsbeispiele wiedergegeben.

  • Figur 1 Seitenansicht - teilweise im Schnitt - eines ersten Ausführungsbeispiels;
  • Figur 2 Seitenansicht - teilweise im Schnitt - eines zweiten Ausführungsbeispiels.
The invention is explained in more detail with reference to the following figures. Exemplary embodiments are shown in a schematic representation.
  • Figure 1 side view - partially in section - of a first embodiment;
  • Figure 2 side view - partially in section - of a second embodiment.

Die in Figur 1 gezeigte Kompaktlampe weist einen birnenförmigen Außenkolben 1 auf, der ein den Entladungsweg verlängerndes Innenrohr 2 enthält. Außenkolben 1 und Innenrohr 2 bestehen aus Glas, z.B. einem Weichglas. Das Innenrohr 2, dieses hat ein geschlossenes Ende 3 sowie ein offenes Ende 4, ist um die Lampenlängsachse schraubenförmig gewunden. Die äußere Hüllkurve des gewundenen Rohres 2 hat hier die Form eines Zylinders. Die Ganghöhe zwischen benachbarten Windungen ist über die gesamte Länge des Innenrohres 2 gleichbleibend. Die beiden Glühelektroden 5 und 6 befinden sich jeweils am geschlossenen Ende 3 des Innenrohres 2. Dabei ist die eine Elektrode 5 im Innern und die andere Elektrode 6 außerhalb des Rohres 2 angeordnet. Der Entladungsweg führt somit von der Elektrode 5 durch das gewundene Innenrohr 2 über den Raum zwischen Außenkolben 1 und Innenrohr 2 zur Gegenelektrode 6. Das elektrodenseitige Ende des Außenkolbens 1 ist durch einen Glasfuß 7 abgedichtet. Dieser bildet die Durchführung für die Stromzuführungen 8 und 9 der beiden Elektroden 5, 6. Am Fuß befindet sich auch das Pumprohr 10 (hier im abgeschmolzenen Zustand). Das Innenrohr 2 ist an seinem geschlossenen Ende 3 am Fuß 7 angeschmolzen, der somit den Träger für das Innenrohr 2 bildet. Der Endbereich 3, der mit seiner Längsachse in der Lampenlängsachse angeordnet ist und der die Elektrode 5 enthält, ist gegenüber dem übrigen Innenrohr 2 im Durchmesser etwas erweitert; ansonsten weist das Rohr 2 einen gleichbleibenden Innen- und Außendurchmesser auf. Der Außendurchmesser des Rohres 2 beträgt im gewundenen Teil z.B. 13 mm; für den Innendurchmesser ergibt sich dann - bei einer Wandstärke von 0,8 mm - ein Maß von 11,4 mm. Im Endbereich 3 hat das Innenrohr 2 einen Durchmesser von 16 mm außen bzw. 14 mm innen. Das Innenrohr 2 ist hier z.B. mit 3 1/2 Windungen versehen, wobei der Außendurchmesser der Wendel 42 mm beträgt. Das offene Rohrende 4, das hier in einer Windung endet, hat von der inneren Elektrode 5 etwa 90 mm und von der äußeren Elektrode 6 etwa 100 mm Abstand. Bei diesen Abmessungen erhält man durch das gewundene Rohr 2 eine Entladungslänge von ca. 480 bis 500 mm. Der Außenkolben 1 ist auf seiner Innenseite und das Innenrohr 2 auf der Innen-und Außenseite mit einer Leuchtstoffbeschichtung versehen. Bei Verwendung eines sog. Dreibandenleuchtstoffes können die einzelnen Leuchtstoffschichten jeweils aus einem unterschiedlichen Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffgemisch bestehen. Als Füllung ist in der Lampe, die einen Außenkolben von ca. 110 mm Durchmesser (größte Weite) und 150 mm Länge_(gemessen von der Unterkante der Fußeinschmelzung bis zur Kolbenkuppe) hat, 15 mg Quecksilber sowie Argon mit einem Fülldruck von etwa 3 mbar enthalten. Am elektrodenseitigen Ende trägt der Außenkolben 1 ein Sockelteil 11, welches ein Schraubgewinde 12 aufweist. Im Innern des Sockels 11 ist ein elektronisches Vorschaltgerät 13 enthalten, über das die Entladungslampe mit Tonfrequenz bei etwa 25 kHz betrieben wird. Die vorstehend beschriebene Kompaktlampe hat eine Leistungsaufnahme von etwa 20 W ohne Vorschaltgerät. Mit Vorschaltgerät erhöht sich die Leistungsaufnahme um ca. 2,5 W. Die Brennspannung der Lampe liegt bei 80 V, während der Lampenstrom etwa 250 mA beträgt. Bei diesen Betriebswerten wird ein Lichtstrom von 1000 lm erreicht.The compact lamp shown in FIG. 1 has a pear-shaped outer bulb 1 which contains an inner tube 2 which extends the discharge path. Outer bulb 1 and inner tube 2 are made of glass, for example a soft glass. The inner tube 2, which has a closed end 3 and an open end 4, is helically wound around the longitudinal axis of the lamp. The outer envelope of the winding tube 2 here has the shape of a cylinder. The pitch between adjacent turns is constant over the entire length of the inner tube 2. The two glow electrodes 5 and 6 are each located at the closed end 3 of the inner tube 2. One electrode 5 is arranged inside and the other electrode 6 outside the tube 2. The discharge path thus leads from the electrode 5 through the winding inner tube 2 via the space between the outer bulb 1 and the inner tube 2 to the counterelectrode 6. The end of the outer bulb 1 on the electrode side is sealed by a glass base 7. This forms the feedthrough for the power supply lines 8 and 9 of the two electrodes 5, 6. At the foot there is also the pump tube 10 (here in abge melted state). The inner tube 2 is melted at its closed end 3 on the foot 7, which thus forms the support for the inner tube 2. The end region 3, which is arranged with its longitudinal axis in the longitudinal axis of the lamp and which contains the electrode 5, is somewhat enlarged in diameter compared to the rest of the inner tube 2; otherwise, the tube 2 has a constant inside and outside diameter. The outer diameter of the tube 2 is, for example, 13 mm in the tortuous part; for the inside diameter - with a wall thickness of 0.8 mm - there is a dimension of 11.4 mm. In the end region 3, the inner tube 2 has a diameter of 16 mm outside or 14 mm inside. The inner tube 2 is here, for example, provided with 3 1/2 turns, the outer diameter of the coil being 42 mm. The open tube end 4, which ends here in one turn, is about 90 mm from the inner electrode 5 and about 100 mm from the outer electrode 6. With these dimensions, the winding tube 2 gives a discharge length of approximately 480 to 500 mm. The outer bulb 1 is provided on its inside and the inner tube 2 on the inside and outside with a phosphor coating. When using a so-called three-band phosphor, the individual phosphor layers can each consist of a different phosphor or phosphor mixture. The lamp, which has an outer bulb of approx. 110 mm in diameter (greatest width) and 150 mm in length (measured from the lower edge of the foot melting to the top of the bulb), contains 15 mg of mercury and argon with a filling pressure of about 3 mbar . At the electrode end, the outer bulb 1 carries a base part 11 which has a screw thread 12. An electronic ballast 13 is contained in the interior of the base 11, via which the discharge lamp is operated at an audio frequency of approximately 25 kHz. The compact lamp described above has a power consumption of approximately 20 W without a ballast. With ballast, the power consumption increases by approx. 2.5 W. The lamp operating voltage is 80 V, while the lamp current is approximately 250 mA. At these operating values, a luminous flux of 1000 lm is achieved.

In der Figur 2 liegt im Prinzip derselbe Aufbau der Lampe vor. Lediglich das Innenrohr 2' ist hier spiralförmig um die Lampenlängsachse gewunden; die einzelnen Windungen nehmen im Durchmesser vom Fuß 7 zur Kolbenkuppe hin stetig zu. Die äußere Hüllkurve des gewundenen Rohres 2' hat die Form eines Kegelstumpfes. Die Ganghöhe zwischen benachbarten Windungen ist über die gesamte Länge des Innenrohres 2' gleichbleibend.In principle, FIG. 2 shows the same structure of the lamp. Only the inner tube 2 'is wound in a spiral around the longitudinal axis of the lamp; the individual turns increase in diameter from the base 7 to the piston crown. The outer envelope of the coiled tube 2 'has the shape of a truncated cone. The pitch between adjacent turns is constant over the entire length of the inner tube 2 '.

Claims (11)

1. Niederdruck-Entladungslampe, bei der der Entladungsraum, der eine Gas- und/oder Metalldampf-Füllung sowie zwei Hauptelektroden enthält, durch einen abgedichteten Außenkolben und ein darin angeordnetes Innenrohr gebildet ist, wobei das eine Ende des Innenrohres geschlossen und das andere Ende zum Außenkolben hin offen ist und die beiden Elektroden jeweils am geschlossenen Ende des Innenrohres angeordnet sind, und zwar die eine Elektrode im Innern und die andere Elektrode außerhalb des Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr um die Lampenlängsachse schrauben- oder spiralförmig gewunden ist.1. Low-pressure discharge lamp, in which the discharge space, which contains a gas and / or metal vapor filling and two main electrodes, is formed by a sealed outer bulb and an inner tube arranged therein, with one end of the inner tube closed and the other end to Outer bulb is open and the two electrodes are each arranged at the closed end of the inner tube, namely one electrode inside and the other electrode outside the tube, characterized in that the inner tube is wound helically or spirally around the lamp longitudinal axis. 2. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hüllkurve des gewundenen Innenrohres im wesentlichen die Form eines Zylinders hat.2. Low-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the outer envelope of the winding inner tube has essentially the shape of a cylinder. 3. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hüllkurve des gewundenen Innenrohres annähernd die Form eines Kegelstumpfes hat.3. Low-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the outer envelope of the winding inner tube has approximately the shape of a truncated cone. 4. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe zwischen benachbarten Windungen über das gesamte Innenrohr - mit Ausnahme der Endbereiche - gleich ist.4. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 3, characterized in that the pitch between adjacent turns over the entire inner tube - with the exception of the end regions - is the same. 5. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Ende des Innenrohres mit seiner Längsachse in der Lampenlängsachse angeordnet ist.5. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 4, characterized in that the closed end of the inner tube is arranged with its longitudinal axis in the longitudinal axis of the lamp. 6. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Ende des Innenrohres zur Aufnahme der Elektrode gegenüber dem übrigen Innenrohr im Durchmesser erweitert ist.6. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 5, characterized in that the closed end of the inner tube for receiving the electrode is expanded compared to the rest of the inner tube in diameter. 7. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr - außer im Bereich des geschlossenen Endes - mindestens einen Innendurchmesser von 5 mm hat.7. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 6, characterized in that the inner tube - except in the region of the closed end - has at least an inner diameter of 5 mm. 8. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Innenrohres 8 bis 16 mm beträgt.8. Low-pressure discharge lamp according to claim 7, characterized in that the inner diameter of the inner tube is 8 to 16 mm. 9. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr innen und außen sowie der Außenkolben innen eine Leuchtstoffbeschichtung aufweisen.9. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 8, characterized in that the inner tube inside and outside and the outer bulb inside have a phosphor coating. 10. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leuchtstoffschichten jeweils aus einem unterschiedlichen Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffgemisch bestehen.10. Low-pressure discharge lamp according to claim 9, characterized in that the individual phosphor layers each consist of a different phosphor or phosphor mixture. 11. Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des. Innenrohres - in der Nähe des geschlossenen Endes - eine amalgambildende Substanz enthalten ist.11. Low-pressure discharge lamp according to claim 1 to 10, characterized in that an amalgam-forming substance is contained in the interior of the inner tube - in the vicinity of the closed end.
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