FI80809C - Kompaktlysroer. - Google Patents

Description

1 80809

Kompakt i lo i s t eput ki

Esillä oleva keksintö koskee ns. kompaktia loisteputkea, ts. kaasupurkauslamppua, joka koostuu kahdesta 5 tai useammasta rinnakkaisesta, sisäpuolisesta loisteaineel-la päällystetystä, toistensa päihin liitetystä putkesta, jotka yhdessä muodostavat purkaustilan kahden elektrodin välille.

Kompakteja loisteputkia tunnetaan aikaisemmin muuta-10 minä eri muotoina, jolloin niille, joissa on vain kaksi suoraa putkea, esiintyy kaksi pääasiallista rakennemuotoa. Toista näistä voidaan helpoiten kuvata ylösalaisin käännettynä U:na loisteputken elektrodien ollessa sijoitettuina putken vapaisiin päihin ja näiden päiden ollessa kiin-15 nitettynä yhteiseen kantaan. Toinen rakennemuoto muistuttaa H:ta vaakasuuntaisen sillan sijaitessa hyvin ylhäällä. Tässä loisteputkessa elektrodit on sovitettu niihin putken-päihin, jotka sijaitsevat kauimmaisina sillasta. Samoin tässä on elektrodeilla varustetut putkenpäät sijoitettu 20 yhteiseen kantaan sisältäen sytyttimen ja esikytkentä- välineen. Molemmissa rakennemuodoissa on putket sisäpuolisesta päällystetty koostumukseltaan vapaasti valittavalla loistejauheella. Tämä loistejauhe muuttaa purkauksen muodostaman ultraviolettivalon näkyväksi valoksi.

25 Kompaktien loisteputkien muunnoksissa, joissa on enemmän kuin kaksi suoraa putkikappaletta, on tavallisesti neljä tällaista. Nämä voivat olla sijoitetut tasoon tai sijoitetut neliön kulmiin muodostaen ajatellun poikkileikkauksen kohtisuorassa putkien symmetria-akseleihin nähden. 30 Poikittaisesta yhdistävät liitokset suorien putkien välillä on sovitettu vuorottelevasti putkien kauimpana kannasta olevien päiden ja tätä lähinnä sijaitsevien päiden välille. Ainoastaan ensimmäinen ja viimeinen putki on liitetty lampun kantaan ja tähän liitettyihin putken päihin on sovi-35 tettu elektrodit. Tällä tavoin muodostetaan yhtenäinen pur- 2 80809 kaustila, jonka läpi elektrodien välinen elektronivirta lamppua käytettäessä kulkee. Se, että elektronivirran täytyy muuttaa suuntaa siirtyessään suorasta putkesta liitosput-ken kautta toiseen suoraan putkeen on epäoleellista valo-5 hyötysuhteen kannalta.

Kompakteissa loisteputkissa samoin kuin muissa matalapaineisissa kaasupurkauslampuissa muodostetaan elektrodien välille positiivinen patsas valokaaresta, joka lampussa kulkee elohopeahöyryllä sekoitetun jalokaasun 10 läpi. Kaasun paine kompaktissa loisteputkessa pidetään arvossa alle 500 Pascal (Pa) ja käyttölämpötilassa muodostaa elohopean osapaine vähemmän kuin 1 Pa siitä.

Jalokaasun tehtävänä on helpottaa lampun sytytystä hyväksyttävällä käynnistysjännitteellä ja kohottaa elekt-15 rodien ja elohopea-atomien välisten törmäysten todennäköi syyttä lamppua käytettäessä. Alhaisella elohopeahöyryn paineella lämpötilassa 40°C syntyy optimi elohopean resonanssi juovien muodostamiseksi, jotka sijaitsevat ultravio-lettialueella nimittäin 253,7 ja 185 nanometrlä (nm).

20 Jos loisteputkessa olisi ainoastaan elohopeahöyryä, törmäisivät elektronit käytännöllisesti katsoen ainoastaan putken seinämiin ja elohopea-atomeihin, jolloin elektronien energialoistejauheen puuttumisen johdosta muuttuisi lämmöksi eikä valoksi.

25 Yllä kuvattua H-muotoa oleva kompakti loisteputki tunnetaan julkaisusta NL-B-7902572 ja ylösalaisin käännetty U-muoto esitetään julkaisussa EP-A2-0061758 (hakemusnumero 82102636.6). Viimeksi mainitussa julkaisussa on sanottu selvästi, että keksinnön tarkoituksena on luoda kompakti 30 loisteputki, jolla on sellainen putken lasiseinämien muotoilu, että tietyt osat käytössä pysyvät halutun alhaisessa lämpötilassa tasapainoitetun elohopeahöyryn paineen saavuttamiseksi .

Esillä olevan keksinnön kohteena on tuoda esiin 35 kompakti loisteputki, jolla on sellainen muotoilu, että elohopean osapaine purkaustilassa loisteputkea käytettäessä

II

3 80809 pysyy tasolla, joka antaa maksimaalisen tehon ajatellen purkauksessa muodostuvaa säteilyä elohopean resonanssi- viivoilla. Edelleen tulee putken muotoilun tehokkaasti myötävaikuttaa siihen, että ei esiinny tehohäviöitä pur-5 kausvuon reitin kokoonkuroutumisen johdosta.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi on keksinnölle annettu seuraavissa patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit.

Keksinnön ajatus perustuu siihen, että purkaustilassa 10 siinä suoritusmuodossa, jota käytetään kompaktissa loisteputkessa, negatiivinen avaruusvaraus keskittyy putken seinämille ja positiivinen patsas muodostetaan elektrodien välille avaruusvarauksella 0 akseliaan pitkin. Kullakin hetkellä loisteputken sytyttämisen jälkeen on purkaus kato-15 di- ja anodialueiden välillä tasainen aksiaalisessa suunnassa. Purkauksessa muodostetaan samanaikaisesti positiivisia ioneja ja elektroneja. Nämä keskitetään diffuusion avulla putken seinämille. Koska patsas on yhtenäinen aksiaalisessa suunnassa, ei tässä suunnassa esiinny mitään 20 hiukkashäviötä. Diffuusiossa elektronit liikkuvat paljon nopeammin kuin positiiviset ionit johtuen elektronien pienemmästä massasta, minkä johdosta kehittyy positiivinen avaruusvaraus putken keskikohdasta ja siitä ulospäin. Nämä parantaa purkauksen edellytyksiä positiivisessa patsaassa 25 ja lisää siten ultraviolettisäteilyn tehoa.

Purkauksen luonnollisen leviämisen mahdollistamiseksi loisteputkessa, joka leviäminen on rengasmaista poikit-taissuunnassa, on uusi kompakti loisteputki muotoiltu siten, että elohopean kondensaatio-osa sijaitsee osalla positiivis-30 ta patsasta tunkeutumatta siihen sen aksiaalisuunnassa siten, että sen säteittäissuunnassa rengasmainen leviäminen, joka on edellytyksenä purkauksen optimaaliselle leviämiselle, häiriytyy jonkin kurouman johdosta. Puhtaasti käytännön kannalta on tämä tehty siten, että loisteputken 35 purkaustilalle on annettu U:n muoto, jolloin vaippapinta 4 80809 taivutetussa putkiosassa molempien suorien putkikappalei-den välissä osassa, jolla on suurin taivutussäde on vedetty ulos pyöreästä poikkileikkauksestaan harjaksi. Tämä kulkee oleellisesti koko taivutettua putken osaa pitkin.

5 Harjalle kompaktin loisteputken U-taivutusta pitkin annetaan soveliaasti kulma 90° tai vähemmän katsottuna poikkileikkauksena putken läpi. Täten muodostuu putken taivutukseen tila, joka on positiivisen patsaan sivussa ja jossa elohopean kondensaatiolämpötila putkessa vallitsevas-10 sa paineessa voidaan pitää vakiona. Kääntäen voidaan asia ilmaista siten, että kompaktin loisteputken pituus eri watti-arvoi11a valitaan sellaiseksi, että lämpötila, joka elektrodeja lähinnä olevalla alueella voi nousta arvoon yli 70°C:sta, pitkin harjaa on lähellä arvoa 40°C, kun 15 lamppu toimii normaalissa huonelämpötilassa. Tästä seuraa, _ 3 että elohopean osapaine jää alle 1 Pa tai noin 0,5 x 10 torria, mikä on se paine, jossa suhteellinen hyötysuhde valokaaren resonanssisäteilyn kehittämiselle elohopeahöyryssä kulminoituu. Alemmassa elohopeahöyryn osapaineessa 20 on elohopeaioneja liian harvassa, mistä seuraa vähemmän törmäyksiä näiden ja elektronien välillä ja siten vähemmän viritettyjä fotoneja tai alhaisempi ultraviolettisäteilyn intensiteetti. Korkeammassa elohopeahöyryn osapaineessa on elohopeaioneja niin tiheässä, että liian monet näiden ja 25 elektronien väliset törmäykset tulevat elastisiksi, mikä myös merkitsee harvempia viritettyjä fotoneja.

Keksinnön edullista suoritusmuotoa kuvataan seuraa-vassa lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen. Tässä kuvio 1 esittää sivukuvan kompaktista loisteputkesta 30 osittain leikattuna, kuvio 2a esittää kaaviollisesti loisteputken tai vutetun osan ajatellun harjakulman ollessa merkittynä, kuvio 2b esittää samoin kaaviollisesti taivutetun osan toisen harjakulman ollessa merkittynä ja li 5 80809 kuvio 3 esittää diagrammin suhteellisesta hyötysuhteesta resonanssisäteilyn kehittämiselle elohopeahöyryssä alhaisimman lämpötilan purkauslampussa (alempi asteikko) ja vastaavan elohopeahöyryn paineen (ylempi asteik-5 ko) funktiona.

Kompakti loisteputki koostuu yksinkertaisemmassa muodossaan pelkästä U:n muotoisesta lasiputkesta 1, jonka päät 2 ja 3 on kaasutiiviisti liitetty kantaan 4. Nämä on varustettu ei-pyöreällä kotelolla 5 sijoitettuna kan-10 nan 4 putkeen 1 nähden vastakkaiselle puolelle. Koteloon 5 ovat sovitettuina sytytin ja vaadittava esikytkentäväline. Kanta 4 on edelleen varustettu kahdella kosketusnastalla 6, 7 loisteputken sähköistä liitäntää varten lampun pitimeen.

Kosketusnastoista 6, 7 kulkee johdin 8 loisteputken 15 elektrodeille 9. Tämä johdin ja vastaava poistojohdin ovat tunnetulla tavalla sulatetut molemmissa päissä 2, 3 olevaan lasiseen pidinjaikaan 10, jotka sitten on sulatettu kiinni putken 1 päihin 2, 3. Ainakin toinen mainituista pidinja-loista 10 on varustettu pumppausputkella (ei esitetty) 20 putken 1 tyhjiöimistä, inertillä kaasulla tapahtuvaa huuhtelua ja jaiokaasutäyttöä varten.

Putki 1 on sisäpuoleltaan päällystetty yhdellä tai useammalla loisteainekerroksella 11 kompaktia loisteputkea käytettäessä elektrodien 9 välillä kulkevan valokaaren 25 muodostaman ultraviolettisäteilyn muuttamiseksi näkyväksi valoksi. Riippuen kompaktin loisteputken luovuttaman valon halutusta värilämpötilasta voi loisteaine kerroksessa 11 olla kaksi- tai kolmekaistaista tyyppiä tai sillä voi olla jokin muu koostumus. Tämä voi vaihdella laajoissa rajoissa 30 samoin kuin jalokaasutäyte voi vaihdella puhtaan argonin ja argonin välillä, johon on sekoitettu erilaisia muita jalokaasuja, eri pitoisuuksina, esimerkiksi 85 % argonia ja 15 % neonia tai 20 % argonia ja 80 % kryptonia. Keksinnön uutuus on putken 1 taivutetun osan 12 sen alueen muo-^ toilussa, jossa lämpötila kompaktin loisteputken jatkuvassa 6 80809 käytössä pysyy niin alhaisena (40°C), että putkeen 1 syötetty elohopea saa halutun osapaineen kuvion 3 diagrammin mukaisesti. Kuviossa 1 on merkitty lämpötilat eri korkeuksille taivutettuun osaan 12. Kuvioista 2a ja 2b 5 ilmenee, että taivutettu osa 12 ei ole poikkileikkaukseltaan pyöreä kuten putki 1 muutoin. Sen sijaan on taivutuksessa ulospäin kääntynyt vaippapinnan osa vedetty ulos harjaksi 13.

Harja 13 ulottuu tietylle korkeudelle sen rengas-10 maisen kentän 14 yläpuolelle, joka vastaa putken 1 läpi-leikkauspoikkipintaa, jos tämä ajatellaan sijoitetuksi taivutettuun osaan 12 ja on tangentiaalinen sen sisemmälle taivutussäteelle. On osoittautunut edulliseksi valita harjan 13 korkeus rengasmaisen kentän 14 yläpuolella likimain 15 yhtäsuureksi kuin kaksi kertaa taivutussäde taivutetun osan 12 sisemmälle taivutetulle vaippapinnalle. Täten saavutetaan riittävä tilavuus koko taivutetulle osalle 12, jossa elektronien konsentraatio antaa edullisen negatiivisen avaruusvarauksen. Tällä tavoin vapautetaan koko ren-20 gasmainen kenttä 14 positiivista patsasta varten, jossa purkaus tapahtuu.

Rajoitetun tilan muodostamiseksi elohopeahöyryn kondensaatiolle on harja 13 osoittautunut olevan edullinen ratkaisu siinä suhteessa, että kondensaatio on jaettu riit-25 tävän pitkälle matkalle yhdensuuntaisesti positiiviisen patsaan kanssa, jotta optimaalinen elohopeahöyryn paine saavutettaisiin koko purkaustilassa. Jotta käytännölisesti katsoen täysin vältetään häiriöt ultraviolettisäteilyn kehittämisessä elohopean resonanssiviivoilla on osoittautunut, 30 että harjan huippukulman tulee olla välillä 60 - 90°.

Suuremmalla kuin 90° kulmalla alkaa esiintyä häiriöitä positiivisessa patsaassa ja kulmilla, jotka ovat kulmilla kuin 60° muodostuu tuotantoteknisiä ongelmia. Tulee yksinkertaisesti vaikeaksi puhaltaa tuotantokoneissa terävämpi 35 harja. Tuotantotekninen optimi näyttää tähän asti käyte-

II

7 80809 tyillä lasilaaduilla olevan alueella 70 - 80°. Toisella lasin koostumuksella on mahdollista aikaansaada harja 13, jonka kulma on terävämpi kuin 60°, mutta tällöin tulee lämpötila harjan 13 sisäpinnalla alittamaan 40°C, mikä ei ole 5 tavoittelemisen arvoista.

Kompakteissa loisteputkissa, joissa on useampia kuin kaksi suoraa putkiosuutta, voivat yhdistävät osuudet kaikki olla muotoillut, kuten harjalla 13 varustettu taivutettu osa 12. Muutoin varustetaan ainoastaan 1 tai 2 10 yhdistävistä osista harjalla 13 elohopeahöyryn saamiseksi kondensoitumaan niihin.

Claims (8)

1. Kompakti loisteputki koostuen vähintään kahdesta toiseen toistensa päistä liitetystä, yhdensuuntaisesti kul- 5 kevasta, suorasta putkesta, jotka on sisäpuolisesta päällystetty loisteaineella (11) ja jotka yhdessä muodostavat purkaustilan kahden elektrodin (9) välille, jotka on sijoitettu putkien vapaisiin päihin (2,3), jotka on kaasutii-viisti liitetty yhteiseen kantaan (4), tunnettu 10 siitä, että liitos (12) suorien putkien välillä on poikkileikkaukseltaan varustettu harjalla (13), joka kulkee liitosta (12) pitkin sen kannasta (4) poispäin olevalla sivulla, jolloin purkaustilan pyöreää poikkileikkausta (14) on laajennettu liitosta (12) pitkin muodostamaan tila ne-15 gatiivista avaruusvarausta varten elektrodien (9) välissä olevan positiivisen patsaan viereen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että harja (13) liitoksen (12) oleellista osaa pitkin on muodostettu vähintään yh-20 deksi nokaksi, jolla on terävä kulma välillä 60-90°, edul- lisesti70-80°.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että harja (13) on sijoitettu korkeudelle pyöreän poikkileikkauksen (14) ulomman kehän yläpuolelle, joka vastaa kaksinkertaisesti sädettä sille taivutuskaarelle, jonka liittos (12) läpikäy molempien suorien putkien vällillä.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että suorien 30 putkien pituus on sovitettu suhteessa siihen watti-lukuun, jonka loisteputki kuluttaa siten, että lämpötila harjaa (13) pitkin ei ylitä 40°C loisteputkea käytettäessä huone-lämpötilassa.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen 35 kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että sillä on jalokaasutäyte lähellä painetta 500 Pa, edullisesti puhtaasti argonista. Il 9 80809

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että sillä on jalokaasutäyte, joka koostuu 10-20 %:isesti argonista ja 80-90 % risesti kryptonista.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kompak ti loisteputki, tunnettu siitä, että sillä on jalokaasutäyte, joka koostuu 85 %:isesti argonista ja 15 % risesti neonista.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen 10 kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että se sisältää elohopeaa, joka loisteputkea käytettäessä höy- _3 rystyy osapaineeseen välillä 4 x 10 torria - 7,5 x -3 10 torria. 10 80809