HU181261B - Electrical source of light - Google Patents

Description

A találmány tárgya villamos fényforrás közelítőleg cső alakú nyakrésszel és kiöblösödő, a nyakrész átmérőjénél nagyobb átmérőkkel is bíró, csupán a nyakrész végén nyitott üveganyagú forgástest alakú előgyártmány, ún. ballon nyakrészének és egy 5 a nyíláson keresztül a ballon nyakrészébe bevezetett, fényt kibocsátó eszközt rögzítő és villamosán csatlakoztató, vákuumtömören beágyazott legalább két átmenő fémanyagú tartóval és szívócsővel ellátott peremes állvány peremtartományának hermetikus 10 összeforrasztásával előállított vákuumot vagy gáztöltést tartalmazó, foglalathoz vagy egyéb armatúrával villamosán és mechanikusan csatlakoztató fejjel ellátott külső burával. A találmány tehát a közismert, hagyományos általános világítási izzó- 15 lámpák burájával, fejével és állványos felépítésével azonos, illetve ezekhez igen hasonló villamos fényforrásokra vonatkozik. Ezen fényforrások hagyományos ismert kivitelei a fémanyagú tartókhoz mechanikusan és villamosán csatlakoztatott, fényt 20 kibocsátó eszközként izzóspirált tartalmaznak. Az ilyen lámpák fényhasznosítása ugyan meglehetősen alacsony, azonban megszokott, kellemes színük és színvisszaadásuk, valamint történelmileg kialakult általános elterjedtségük miatt ma a legszélesebb 25 körben és legnagyobb tömegben alkalmazott fényforrások, különösen belsőtéri világítási célokra.

Ismeretes másfelől, hogy fényt kibocsátó eszközként gázkisülőedényt, különösen nátriumot, kad- 30 181261 miumot és/vagy higanyt, valamint nemesgázt tartalmazó, üzem közben mintegy 10⁵Pa nagyságrendű belső nyomású, alumíniumoxid szerkezeti anyagú fallal bíró gázkisülőedényt tartalmazó ún. nagynyomású nátriumgőzlámpák külsőtéri világításhoz, tehát utcák, terek világítására egyre növekvő mértékben kerülnek alkalmazásra. Ezen lámpák igen kedvező hatásfoka, azaz fényhasznosítása a manapság egyre élesedő energia helyzetben mindenképpen az ilyen — adott, kívánt megvilágítást kevesebb villamosenergia felhasználásával biztosító - jellegű fényforrások minél szélesebb körben történő elterjedését indokolná. A nagynyomású nátriumgőzlámpák fényének színe azonban fehéres-sárga, ami közvilágítás céljára igen megfelelő. Belsőtéri megvilágításra azonban gazdagabb színvisszaadású lámpa lenne megfelelő, különösen, ha azt pl. energiatakarékossági okokból a már említett általános világítási izzólámpák helyettesítésére szánjuk, amelyek kifogástalan színvisszaadó tulajdonsága már megszokottá vált. További probléma, hogy az ismert nagynyomású nátriumgőzlámpák kisülőedénye egy mindkét végén tartósan hermetikus kötéssel rögzített, a végek közelében elrendezett elektródákhoz villamos csatlakozást adó, ugyancsak hermetikus kötéssel az edény belső terébe bevezetett árambevezetőkkel ellátott záróelemekkel bíró viszonylag kis átmérőjű, de hosszú alumíniumoxid kerámia- vagy zafírcső. Ismert 70 W-os nagynyomású nátriumgőzlámpa esetében pl. a cső hosszúsága 58 mm, belső átmérője 3,5 mm, a

-1181261 csőhossz belső átmérőhöz viszonyított aránya tehát 16,5. Könnyen belátható, hogy ilyen geometriájú, tehát a fentiekhez közelálló méretekkel, különösen hosszméretekkel bíró kisülőedényekkel a bevezetőben említett hagyományos általános világítási lámpákhoz külméretek, alkalmazott alkatrészek és felépítés, ezzel optikai tulajdonságok tekintetében, valamint az összeszerelési lépéssorozat és az erre szolgáló, kialakult nagyteljesítményű lámpagyártó gépi berendezések alkalmazhatósága szempontjából egyaránt összehasonlítható, azonos illetve igen közelálló villamos fényforrások nem alakíthatók ki. Az ismert vékony, de hosszú kisülőedényeknek tárgyi fényforrásokhoz való alkalmazását további tulajdonságaik és bizonyos ellentétes üzemi-, fizikai jellemzők is hátráltatják, amelyek különösképpen akkor lépnek előtérbe, amennyiben az ismert nagynyomású nátriumgőz kisülőedények fentebb felsorolt, belsőtéri illetve általános világítási szempontból kedvezőtlen tulajdonságait, színvisszaadását önmagában ismert módon a kisülőedény bizonyosfokú túlterhelésével, illetve a szokásosnál nagyobb üzemi nyomásra méretezésével kívánjuk javítani.

A találmány célját a fentiekben ismertetetteknek megfelelően a hagyományos általános világítási izzólámpák helyettesítésére illetve minél egyszerűbb kiváltására alkalmas, energiatakarékos, azaz fokozott fényhasznosítású, ugyanakkor színvisszaadás és egyéb optikai jellemzők szempontjából is legalább megközelítően egyenértékű villamos fényforrás kialakítása képezi.

A kitűzött célt a találmány értelmében olyan tárgyi villamos fényforrással érjük el, amelynél fényt kibocsátó eszközként cső alakú, végein legalább egy-egy elektróddal bíró alumíniumoxid kerámia vagy zafíranyagú, töltőanyagként nátriumot, kadmiumot és/vagy higanyt, valamint nemesgázt tartalmazó kisülőedény árambevezetői vannak a fémanyagú tartókhoz villamosán csatlakoztatva.

Különösen az általános világítási izzólámpák optikailag is megfelelő helyettesítése, valamint a hagyományos lámpagyártó gépsorokon történő automatikus összeépíthetőség, és azonos alkatrészfelhasználhatóság tekintetében igen előnyösnek bizonyultak a találmány szerinti villamos fényforrás azon kiviteli alakjai, amelyek a forgástest alakú lámpabura tengelyére merőleges tengelyelrendezésű, rövid cső alakú kisülőedényt tartalmaznak, ahol a kisülőedénnyel már ellátott ún. szerelt állványnak a kisülőedény tengelyirányában mért legnagyobb kiterjedése a lámpaballon cső alakú nyakrészének legkisebb belső átmérőjénél kisebb.

A találmány szerinti villamos fényforrásoknál a kisülőedény kiinduló alkatrészét képező alumíniumoxid kerámia- vagy zafírcső legnagyobb belső átmérőjét célszerűen legfeljebb 5,5 mm-re, hosszúságának és átmérőjének arányát pedig legfeljebb kilencre választjuk meg. Ily módon a kitűzött cél elérését biztosító, célszerűen legfeljebb 100W teljesítményfelvételű villamos fényforrásokat állíthatunk elő, amelyek külső burájának legnagyobb átmérője célszerűen nem nagyobb, mint 70 mm. A találmány szerinti fényforrásokkal szemben támasztott azon követelmény, mely szerint azok villamos teljesítményfelvétel szempontjából is a legelterjedtebb álta2 lános világítási lámpák teljesítményfelvételének nagyságrendjébe essenek, a belső átmérő fentebb említett határt meg nem haladó megválasztását kívánja meg. Az üzemi állapotban kialakuló belső nyomást a színvisszaadás javítására, azaz a sárga szín fehérítésére való törekvés miatt kell a szokásosnál magasabbra választani. A nyomás növelése az eddigi illetve korábbi ismeretek és tapasztalatok szerint — váltakozóáramú táplálást feltételezve — újragyújtási nehézséget okoz, amely akkor következik be, amikor egy hálózati félperiódus végén a kisülés megszűnik, és a következő félperiódus kezdetén a lámpának ismét be kell gyújtania. Különösen várható lenne ez az említett és szükséges viszonylag kis belső csőátmérő alkalmazása esetén, amikor is az ívkisülés plazmaátmérője már összehasonlítható nagyságrendű lesz a kisülőedény belső átmérőjével. A közfelfogás szerint az ív falközelsége miatt az ionizált gáz falhatás következtében beálló ún. rekombinációs, azaz semlegesedési hajlamának ezen újragyújtási nehézséget tovább kellene fokoznia. Meglepetéssel tapasztaltuk, hogy ezzel ellentétben a fentebb említett határok között méretezett kisülőedénynyel ellátott találmány szerinti lámpák újragyújtás szempontjából problémamentesek, és miután a plazma és a csőfal közötti nagynyomású gáztér viszonylag vékony, a palzmában gerjesztett fény alig nyelődik el. További, más jellegű előny az is, hogy az említett kis átmérőjű kerámiacsöveket pontosabb geometriai mérettartással lehet előállítani, ami a hermetikus véglezárás szempontjából jelent pl. könnyebbséget. A kisülési cső anyagait és a véglezáiás hermetikus tömítő kapcsolatát a megnövelt nyomással együttjáró fokozott, magasabb üzemi hőmérséklet ugyanis nagyobb igénybevételnek veti alá, így minden, a lezárás biztonságát elősegítő intézkedés és tényező fokozott jelentőséggel bír a találmány szerinti villamos fényforrás tartós megbízhatósága szempontjából. A találmány szerinti fényfonás kisülési edényében az elektródok csúcsa az edényvégektől a lámpa mindenkori teljesítményétől függően 5 ... 10 mm távolságra van, így a csőhossz és csőátmérő fentebb említett arányától összefüggés adódik illetve képezhető az elektródok csúcsai között kialakuló ívhossz és a belső csőátmérő között is.

A találmány szerinti villamos fényforrások - analóg módon az általuk helyettesíteni illetve kiváltani kívánt általános világítási izzólámpákkal — kialakíthatók a különböző alkalmazási területek igényeinek megfelelően illetve azoktól függően legalább részben homályosított, festett, esetenként szelektív sugárzási spektrumáteresztő bevonattal, különösen fény- és/vagy hővisszaverő bevonattal ellátott külső burával.

Gázkisülőlámpák üzemeltetéséhez ismert módon áramkorlátozó, esetenként gyújtóimpulzust adó illetve gyújtást előkészítő, elősegítő előtétek alkalmazása szükséges. A találmány szerinti villamos fényforrás célszerű kiviteli alakjai kialakíthatók ún. .kompakt” lámpákként oly módon, hogy elláthatók célszerűen a bura nyakrészéhez és/vagy a fejhez illeszkedően kiképzett célszerűen forgástest alakú, a lámpával egybeépített vagy arra felhelyezhető és villamosán csatlakoztatható egységként kialakított,

-2181261 áramkorlátozó, esetenként gyújtóimpulzust is szolgáltató előtétegységgel. Az előtétegység tartalmazhat félvezető elemes nagyfrekvenciás átalakítót is, és legalább bizonyos áramköri illetve szerkezeti elemei a lámpafejben lehetnek elhelyezve.

A találmány lényegét az alábbiakban kiviteli példákon a csatolt rajz segítségével részletesebben ismertetjük. A rajzon az

1. ábra egy hagyományos, gömb alakú tartományt tartalmazó burájú általános világítási lámpával analóg példaképpeni találmány szerinti villamos fényfonás vázlata, a

2. ábra eddig általában kriptontöltésű izzólámpákhoz alkalmazott gomba alakú burájú példaképpen! találmány szerinti fényforrás vázlata, a

3. ábra a találmány szerinti villamos fényforrás összeépítés! műveletsorozatának egy a kiindulási illetve közbenső alkatrész állapotot bemutató kiragadott vázlata az ún. beforrasztás kezdeti fázisában, míg a

4. ábra egy beforrasztott, leszivattyúzott példaképpeni találmány szerinti villamos fényfonást fejelés előtti féltermék állapotban bemutató vázlat.

Az 1. ábrán egy gömb alakú dómrésszel bíró, a 2. ábrán pedig egy ún. gomba alakú, általában kriptontöltésű általános világítási izzólámpákhoz elteijedten alkalmazott, az adott esetben csavarmenetes 3 lámpafejjel ellátott forgástest alakú 1 burába hagyományos módon befonasztott 2 üvegállványhoz mechanikusan rögzített 4 kisülőcsővel bíró találmány szerinti villamos fényforrást mutatunk be példaképpen. Mindkét példaképpeni kivitelnél a 2 üvegállványba ismert módon hermetikusan beültetett árambevezető 5, 6 tartók végeihez hegesztéses kötéssel a véglezárási tartományokat körülvevő fémlemezanyagú 41, 42 bilincsek segítségével az 1 búra illetve a lámpa hossztengelyére merőleges ún. keresztirányú tengelyelrendezésű cső alakú 4 kisülőedény van rögzítve. Ugyancsak az 5, 6 tartókhoz (más változatnál esetenként a 41, 42 bilincsekhez) vannak a 4 kisülőcső elektródjaihoz csatlakozó 43, 44 árambevezetők is villamosán csatlakoztatva. Az alumíniumoxid kerámia- vagy zafíranyagú csőből kiindulóan előállított 4 kisülőcső belső átmérője 3,5 mm, a cső hosszúsága 24 milliméter. A 43, 44 árambevezetők edényvégből kiálló tartományaival illetve az 5, 6 tartók rögzítéséhez kihajlított vízszintes végeivel együtt a 2 állvány bura- illetve lámpatengelyre merőleges irányú legnagyobb h kiterjedése 31 milliméter. így a 2 üvegállvány egy hagyományos 40W-os izzólámpa B ballonjába a gyártás illetve összeépítés hagyományosan ismert közbenső műveleti lépéseként az A nyíllal jelölt tartományban melegítéssel forgatás közben történő összeforrasztásukat, az ún. beforrasztás műveletét megelőzően akadálymentesen behelyezhető, minthogy a B ballon N nyakrészének legkisebb belső d átmérője az adott esetben 32 milliméter. (3. ábra) A hagyományos lámpagyártó gépsorokon való összeépítés! technológia ezt követő ismert lépései szerint beforrasztás után megtörténik a külső 1 búra terének leszivattyúzása és esetenként semleges töltőgázzal való megtöltése az E szívócsövöh keresztül, amelynek lezárása után a 4. ábrán feltüntetett közbenső termék áll elő, amelyet 3 lámpafejjel ellátva ismert módon állítjuk elő az 1. ábrán bemutatott találmány szerinti kész villamos fényforrást. A példaképen ismertetett találmány szerinti villamos fényforráshoz 24 mm hosszúságú és 3,5 mm belső átmérőjű alumíniumoxid kerámiacső végeibe egymástól 16 mm távolságban helyeztük el az elektródokat. A 4 kisülőcsövet xenonnel és 8% nátrium tartalmú nátríum-kadmium ötvözettel töltöttük meg. A fentiek szerint előállított villamos fényforrás teljesítményfelvétele 35 W, fényárama 2300 lumen, ami kb. négyszer akkora fényhasznosítást jelent, mint a vele azonos külső megjelenésű 40W-os általános világítási izzólámpáé.

A fenti felépítés megtartásával, csupán a 4 kisülőedényben az elektródok távolságának 12 mm-re történt csökkentésével olyan példaképpeni találmány szerinti fényforrásokat is előállítottunk, amelyek kissé nagyobb teljesítményfelvétel mellett gyakorlatilag fehér fény kibocsátására voltak alkalmasak. A csatolt igénypontokkal meghatározott oltalmi körön belül a fentiekben csupán példaképpen ismertetett kiviteli alakokon kívül számos egyéb kivitelű találmány szerinti fényforrás is kialakítható az alkalmazott kisülőedényméretek, a lezárás és árambevezetés módja, a töltés és rögzítésmód, valamint burakikészítés és fejtípus, továbbá a teljesítményfelvétel és az optikai, valamint villamos paraméterek tekintetében egyaránt.

Claims (6)

1. Villamos fényforrás cső alakú nyakrésszel és kiöblösödő, a nyakrész átmérőjénél nagyobb átmérőkkel is bíró, csupán a nyakrész végén nyitott üveganyagú forgástest alakú előgyártmány, ún. ballon nyakrészének és egy a nyíláson keresztül a ballon nyakrészébe bevezetett, fényt kibocsátó eszközt rögzítő és villamosán csatlakoztató, vákuumtömören beágyazott legalább két átmenő fémanyagú tartóval és szívócsővel ellátott peremes állvány peremtartományának hermetikus összeforrasztásával előállított, vákuumot vagy gáztöltést tartalmazó, foglalathoz vagy egyéb armatúrákhoz villamosán és mechanikusan csatlakoztatható fejjel ellátott külső üvegburával, azzal jellemezve, hogy az üvegállványban (2) fémanyagú tartóhoz (5, 6) villamosán csatlakoztatott végein 1—1 árambevezetővel (43, 44) ellátott alumíniumoxid kerámia- vagy zafíranyagú nátrium, kadmium és/vagy higany, valamint nemesgáztöltésű kisülőcsöve (4), melynek legnagyobb belső mérete a hosszméretének, nem kisebb mint 1/9-de, de legfeljebb 5,5 mm a forgástest alakú ballon (B) tengelyére merőlegesen helyezkedik el.

2. Az 1. igénypont szerinti villamos fényforrás kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kisülőcsővel (4) ellátott szerelt üvegállvány (2) ballontengelyre merőleges irányban mért legnagyobb kiterjedése (h) a ballon (B) nyakrészének (N) belső átmérőjénél (d) kisebb.

3. Az 1-2. igénypontok bármelyike szerinti villamos fényforrás kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy villamos teljesítményfelvétele legfeljebb 100 W.

-3181261

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti villamos fényforrás kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy külső burájának (1) legnagyobb átmérője legfeljebb 70 mm.

5. Az 1-4. igénypont szerinti fényforrás kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy külső burája (1) legalább részben homályosított festett és/vagy szelek tív sugárzási spektrumáteresztő bevonattal van ellátva.

6. A 4-5. igénypont szerinti villamos fényfonás kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy külső burája 5 (1) legalább részben fény és/vagy hővisszaverő bevonattal van ellátva.