FI85782B - Kompaktlysroer. - Google Patents

Description

1 85782

Kompakti loisteputki

Esillä olevan keksinnön muodostaa ns. kompakti loisteputki, ts. kaasupurkauslamppu, joka koostuu kahdes-5 ta tai useammasta rinnakkaisesta putkesta liitettyinä lähellä ensimmäisiä päitään yhteisen purkaustilan muodostamiseksi kahden elektrodin välille, jotka on sijoitettu purkaustilan kauimpana toisistaan sijaitseviin päihin. Nämä päät on kaasutiiviisti liitetty yhteiseen kantaan, 10 joka sisältää sytyttimen ja vaadittavan esikytkentäväli-neen ja on varustettu kosketinnastoilla virran syöttöä varten.

Kompakteja loisteputkia tunnetaan aikaisemmin joitakin eri muotoja, jolloin niille, joissa on ainoastaan 15 kaksi suoraa putkea, esiintyy kahta pääasiallista muotoa. Toista näistä voidaan helpoiten kuvata ylösalaisin käännettynä U:na loisteputken elektrodien ollessa sijoitettuna putken vapaisiin päihin ja näiden päiden ollessa kiinnitettyinä yhteiseen kantaan. Toinen muoto muistuttaa H:ta 20 vaakasuuntaisen sillan ollessa sijoitettuna hyvin korkealle. Tässä loisteputkessa elektrodit on sijoitettu niihin putkenpäihin, jotka sijaitsevat kauimpina sillasta. Samoin tässä ovat elektrodeilla varustetut putkenpäät sijoitetut yhteiseen kantaan, joka sisältää sytyttimen ja 25 esikytkentävälineen. Molemmissa muodoissa on putket päällystetty sisäpuolisesti koostumukseltaan valinnaisella loistejauheella. Tämä loistejauhe muuttaa purkauksen muodostaman ultraviolettivalon näkyväksi valoksi.

Kompaktin loisteputken variaatioita, joissa on : : 30 useampia kuin kaksi suoraa putkiosuutta, on tavallisesti neljä. Ne voivat sijaita tasossa tai olla sijoitetut neliön kulmiin, joka neliö muodostaa ajatellun poikkileikkauksen kohtisuorasti putken symmetria-akseleihin nähden. Poikittaiset liitokset suorien putkien välille on sovitet-35 tu vuorottelevasti putkien kauimpina kannasta sijait- 2 85782 sevien päiden välille ja lähinnä tätä sijaitsevien päiden välille. Ainoastaan ensimmäinen ja viimeinen putki on liitetty lampun kantaan ja tähän liitettyihin put-kenpäihin on sovitettu elektrodit. Tällä tavoin muodostuu 5 yhtenäinen purkaustila, jonka läpi elektrodien välinen elektronivirta lampun käytön yhteydessä kulkee. Se, että elektronivirta täytyy muuttaa suuntaa siirtyessään yhdestä suorasta putkesta liitosputken kautta toiseen suoraan putkeen on epäoleellista valohyötysuhteen kannalta sikäli 10 kuin liitosputkella ei ole pienempi halkaisija kuin suorilla putkilla.

Kompakteissa loisteputkissa samoin kuin muissa ma-talapaineisissa kaasupurkauslampuissa muodostetaan elektrodien välille positiivinen patsas valokaaresta, joka lam-15 pussa kulkee elohopeahöyryllä sekoitetun jalokaasun 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 20 hyväksyttävällä käynnistysjännitteellä ja kohottaa todennäköisyyttä elektronien ja elohopea-atomien välisille törmäyksille lampun käytön aikana. Alhaisessa elohopeahöyryn paineessa, joka vallitsee lämpötilassa 40 °C syntyy optimi elohopean resonanssiviivojen muodostamiselle, jotka si-. . 25 jaitsevat ultravioletilla alueella, nimittäin aallonpituuksilla 253,7 ja 185 nanometriä (nm). Tällä tavoin muodostetusta valosta vastaa pidempi aallonpituus 85 % intensiteetistä kun taas lyhyempi aallonpituus myötävaikuttaa 15 %. Jos ainoastaan elohopeahöyryä olisi putkessa, elekt-30 ronit käytännöllisesti katsoen törmäisivät ainoastaan putken seinämiin ja elohopea-atomeihin, minkä johdosta elektronien energia loistejauheen puuttuessa muuttuisi lämmök-*: si eikä valoksi.

. Kompakti loisteputki ylläkuvattua H-muotoa ja val- . 35 mistusmenetelmä sitä varten on kuvattu julkaisussa EPÄ- ii 3 85782 1-0094133 (hakemusnumero 83200640.7). Tässä ratkaisussa tarkoituksena on tuoda esiin luotettava suorien putkien päiden liitäntä, joiden läheisyyteen niiden välineen poi-kittaisliitosputki myöhemmässä valmistusvaiheessa tulee 5 muodostaa. Mainitsemattomana tarkoituksena on, että materiaaliltaan ohuet liittymät suorien putkien ja niiden mainittujen päätypintojen välillä jäähtyvät siinä määrin ympäröivän ilman vaikutuksesta, että loisteputkeen kuljetun elohopean kondensaatio tapahtuu täällä. Tällä tavoin yllä-10 pidetään tasapainoista elohopeahöyryn painetta loisteputkessa sen johdosta, että mitään lämmittävää purkausta ei esiinny suorien putkien päissä poikittaisliitosputkeen toisella kuulumattomalla alueella.

Esillä olevan keksinnön kohteena on muodostaa kom-15 pakti loisteputki, jolla on sellainen muoto, että elohopean osapaine purkaustilassa loisteputkea käytettäessä pidetään tasolla, joka antaa maksimaalisen tehon purkauksen säteilyn muodostamisen kannalta elohopean resonanssi-viivoilla.

20 Lisäkohteena on suojata loisteputken elektrodit siten, että näiden kehittämän lämmön leviämistä rajoitetaan. Täten varmistetaan, että suurempi osa suorista putkista kauimpina loisteputken alustasta sijaitsevissa päissään saa lämpötilan, joka ei ylitä 40 °C. Tämä on erityi-25 sen suurimerkityksistä, koska kompakti loisteputki asennetaan heijastimilla varustettuihin kalusteisiin tai kupuihin. Tällaisten sijoitusten yhteydessä loisteputken luovuttamaa lämpöä ei tuuleteta pois vaadittavassa laajuudessa vaan lämpötila 40 °C ylitetään loisteputken sisällä. 30 Täten elohopeahöyryn paine nousee niissä, mistä seuraa alhaisempi säteilyn kehityksen intensiteetti elohopean resonanssiviivoilla.

Annetun tavoitteen saavuttamiseksi on keksinnölle annettu oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkit.

35 Keksinnön ajatus perustuu siihen, että purkausti- 4 85782 laan siinä muodossa, jota käytetään kompaktien loisteputkien yhteydessä, negatiivinen avaruusvaraus keskittyy putken seinämille ja positiivinen patsas muodostuu elektrodien välille avaruusvarauksella 0 akseliaan pitkin. Kuna-5 kin hetkenä loisteputken sytyttyä on purkaus katodi- ja anodialueiden välillä yhtenäinen aksiaalisessa suunnassa. Purkauksessa muodostetaan yhtäaikaisesti positiivisia ioneja ja elektroneja. Nämä keskittyvät diffuusion johdosta putken seinämille. Koska patsas on yhtenäinen aksiaalises-10 sa suunnassa, tässä suunnassa ei tapahdu mitään hiukkas-häviötä. Diffuusion yhteydessä elektronit liikkuvat huomattavasti nopeammin kuin positiiviset ionit johtuen elektronien pienemmästä massasta, minkä johdosta kehittyy positiivinen avaruusvaraus putken keskustasta ulospäin. 15 Tämä parantaa purkauksen edellytyksiä positiivisessa patsaassa ja lisää siten ultraviolettisäteilyn tehoa. Tällöin on yllättävästi ilmennyt, että loisteputken elinikä on moninkertaistunut. Syynä tähän on todettu olevan, että lasiputken kurominen elektrodien edessä purkausvirran tiellä 20 aikaansaa, että elektronien tiheys kasvaa sen puolijakson aikana, jona elektrodi toimii anodina. Tästä seuraa, että anodihäviö pienenee, mistä seuraa alhaisempi elektrodia ympäröivän emissiomassan lämpötila. Tämä alhaisempi lämpötila laskee emissioaineen höyrystymisnopeutta. Tämä johtaa 25 kasvaneeseen elinikään elektrodille ja siten kompaktille loisteputkelle.

Elektrodin eliniän kasvuun myötävaikuttaa oleellisesti se höyrystyneen emissiomateriaalin heijastuminen, joka tapahtuu elektrodin ympärillä olevasta kurotusta ti-30 lasta, jota rajoittaa lasiputken kurouma elektrodin edessä. Niillä emissiomateriaalin ioneilla, jotka puolijakson aikana vapautetaan elektrodin pinnalta, on hyvin rajoitetut mahdollisuudet liikkua loisteputkeen muodostetun positiivisen akselin patsaan aksiaalisuunnassa. Kurouma ai-35 kaansaa, että positiivinen patsas painetaan kokoon säteit- l! 5 85782 täisesti, minkä johdosta on olemassa ainoastaan minimaalinen negatiivinen avaruusvaraus putken seinämiä pitkin itse kuroumassa. Tämän johdosta vapautetut ionit säilyvät kurotussa tilassa lähinnä elektrodia pudotakseen seuraavan 5 puolijakson aikana takaisin elektrodin pinnalle.

Ioneilla, jotka vapautetaan emissiomateriaalista, on merkittävästi suurempi massa kuin elektroneilla elektrodin ympärillä ja ne liikkuvat siten hitaammin. Tästä seuraa, että ionit eivät merkittävässä laajuudessa ulotu 10 putken seinämille ennen kuin purkausvirta muuttaa suuntaa ja että ne siten eivät putoa lasiseinämälle, mistä muutoin seuraa tämän mustuminen.

Sen lisäksi, että putkenseinämän kurouma elektrodin edessä johtaa emissiomateriaalin heijastumiseen ja 15 siten voimakkaasti rajoittaa sen kulumista, vähentää se emissiomateriaalin ionien esiintymistä purkaustilassa. Koska osa tästä voidaan pitää lämpötilassa 40 °C, tulee elohopean höyrynpaineeksi alle 1 Pa tai noin 0,5 x 10'3 torria, mikä on se paine, jossa suhteellinen hyötysuhde 20 valokaarin kehittämälle resonanssisäteilylle elohopeahöyryssä kulminoituu. Alhaisemmalla elohopeahöyryn osapai-neella elohopea-atomeja on liian harvassa, mistä seuraa vähemmän törmäyksiä näiden ja elektronien välillä ja siten vähemmän viritettyjä fotoneja tai alhaisempi ultraviolet-25 tisäteilyn intensiteetti. Elohopeahöyryn korkeammalla osa-paineella on elohopea-atomeja niin tiheässä, että liian monet näiden ja elektronien välisistä törmäyksistä tulevat elastisiksi, mikä myös merkitsee harvempia viritettyjä fotoneja.

30 Fotonien alhainen pitoisuus emissiomateriaalista johtaa siten siihen, että hyvin harvat elektronit menevät hukkaan törmäyksissä tällaisten ionien kanssa. Siis suuri joukko elektroneja törmää elohopea-atomeihin, mikä johtaa korkeaan hyötysuhteeseen, ts. korkeaan valohyötysuhtee-35 seen syötettyä Wattia kohden. Mittaukset ovat osoittaneet, 6 85782 että keksinnön mukainen kompakti loisteputki antaa 3,5 lumenia Wattia kohden suuremman valovuon kuin tähän asti tunnetut vastaavanlaiset loisteputket.

Seuraavassa kompaktin loisteputken edullista suo-5 ritusmuotoa tullaan kuvaamaan viitaten oheiseen piirustukseen, jossa esitetään osittain leikattu kuva loisteputkesta.

Kompakti loisteputki 1 koostuu kahdesta suorasta putkesta 2, 3, jotka on sisäpuolisesti päällystetty kaksi-10 tai kolmekaistaista tyyppiä olevalla loistejauheella, ja niitä yhdistävästä putkesta 4, joka sijaitsee suorien putkien ensimmäisissä päissä 5, 6. Suorien putkien toiset päät 7, 8 on kaasutiivisti liitetty yhteiseen kantaan 9. Tämä on putkiin 2, 3 nähden vastakkaiselta puoleltaan va-15 rustettu poikkileikkaukseltaan suorakulmaisella kotelolla 10, joka sisältää sytyttimen ja esikytkentävälineen. Kotelon 10 molemmilla puolilla on kosketinnasta 11, 12 kompaktin loisteputken 1 virransyöttöä varten.

Putket 2, 3 on toisten päidensä 7, 8 läheltä va-20 rustettu kuroumilla 13, 14. Putkien sisäpuolisen halkaisijan ollessa 10 mm voi kuroumilla 13, 14 olla sisähal- kaisija 4 mm. Täten putken 3 toiseen päähän 8 rajoitetaan tila, johon tilaan elektrodi 15 on sijoitettu. Tätä kan-nattelee kaksi virtajohdinta 16, jotka on sulatettu pi-25 dinjalkaan 17 ja joka on yhteydessä kosketinnastaan 12 ja sytyttimeen kotelossa 10. Vastaavat osat on putken 2 toisessa päässä 7.

Tavallisesti loisteputket on täytetty jalokaasu-argonilla noin 3 torrin paineeseen. Jos kuroumien 13, 14 30 halkaisija pienennetään kasvaa kompaktin loisteputken 1 poltto jännite, mikä ei ole toivottavaa. Eräs tapa tämän estämiseksi on osoittautunut olevan lisätä kryptonia ja-lokaasutäytteeseen. Koska tämä kaasu on hyvin kallista, halutaan lisäys minimoida. Kryptonlisäys välillä 50 ja 35 90 % antaa merkittävän tehon kun taas korkeammat krypton- li 7 85782 lisäykset jalokaasutäytteeseen eivät aiheuta, että kurou-mien 13, 14 halkaisija voitaisiin edelleen pienentää.

Kurouman 14 avulla elektrodin 15 ympärille saadaan tila, jossa elektrodin emissiomateriaalin vapauttamia io-5 neja, ennen kaikkea bariumioneja, esiintyy suhteellisen korkeana pitoisuutena. Kurouma 14 aiheuttaa, että kompaktin loisteputken 1 molempien elektrodien välille muodostettu positiivinen patsas hyvin täyttää suoran putken 3 poikkileikkauksen kuroumassa 14. Siten vaikeutetaan mer-10 kittävästi emissiomateriaalin ionien mahdollisuuksia päästä pois elektrodia 15 ympäröivästä tilasta. Koska virta seuraavassa puolijaksossa vaihtaa vaihetta, palaavat nämä ionit lähes täydellisesti elektrodin 15 pinnalle, minkä johdosta elektrodi 15 säilyy toimintakykyisenä ainakin 15 15 000 tuntia.

Tässä kompaktia loisteputkea on kuvattu yksinkertaisimmassa muodossaan, toisin sanoen kahdella yhdensuuntaisella putkella varustettuna. On kuitenkin mahdollista valmistaa keksinnön mukainen kompakti loisteputki varus-20 tettuna valinnaisella määrällä suoria putkia. Koska merkittävin toivomus kuitenkin on, että on ainoastaan yksi kanta putken toisessa päässä, täytyy käyttää parillista lukumäärää yhdensuuntaisia, suoria putkia lampun muodostamiseen. Tällöin varustetaan suorat putket liitosputkea 4 25 vastaavilla putkilla, jotka on muodostettu vuorotellen suorien putkien kauimpana kannasta 9 olevien päiden väliin, vastaavasti lähinnä tätä kantaa olevien päiden väliin. Suorille putkille annetaan pituus, joka on sovitettu loisteputken wattilukuun.

30

Claims (4)

1. Kompakti loisteputki, joka koostuu kahdesta tai useammasta yhdensuuntaisesta suorasta putkesta (2,3) lii- 5 tettyinä lähellä ensimmäisiä päitään (5,6) toisiinsa yhteisen purkaustilan muodostamiseksi kahden elektrodin välille, jotka on sijoitettu purkaustilan kauimpana toisistaan sijaitseviin toisiin päihin (7,8), jotka elektrodien edessä, virran suunnassa katsottuna, on varustettu kurou-10 millä (13,14), jotka osittain rajaavat loisteputken elektrodeja lähinnä olevia tiloja, jolloin toiset päät on liitetty yhteiseen kantaan (9), joka sisältää sytyttimen ja esikytkentävälineen, tunnettu siitä, että kuroumat (13,14) keskittävät elektrodien (15) välillä loisteputkea 15 käytettäessä olevan positiivisen patsaan ja että elektrodit (15) on päällystetty emissiomateriaalilla, josta vapautuu bariumioneja lampun käytön aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että kuroumien (13,14) hal- 20 kaisija on 30-80 % suorien putken (2,3) halkaisijasta, edullisesti 40-50 % siitä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että siinä on jalo-kaasutäyte, joka 90 % muodostuu kryptonista. - 25

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen kompakti loisteputki, tunnettu siitä, että suorien putkien (2,3) pituus laskettuna kuroumien (13,14) ja ensimmäisten päiden (5,6) välillä on 4-25 kertaa putkien halkaisija. 30 9 85782