HU215888B

HU215888B - Hidegkatódos szubminiatűr fénycső

Info

Publication number: HU215888B
Application number: HU9600733A
Authority: HU
Inventors: Daniel J. Cotter; Robert Y. Pai
Original assignee: Osram Sylvania Inc.
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1999-03-29
Also published as: HUP9600733A2; HU9600733D0; JPH08321282A; EP0734051A2; DE69609545D1; HUP9600733A3; DE69609545T2; US5606218A; CA2172196A1; KR960035747A; EP0734051A3; EP0734051B1

Abstract

A találmány tárgya hidegkatódős szűbminiatűr fénycső. Magában főglalegy gázzal töltött, üveg anyagú bűrát (20), egy pár, a bűráhőz (20)képest gáztömören lezárt vezetékhűzalt (22, 24), amel ek egy bemenetihelyen (26) átnyúlnak a bűra (20) belsejébe. A bűrában (20) avezetékhűzalőkra (22, 24) elektród (28) van szerelve. A találmánynakmegfelelően egy kerámiaüveg anyagú gyöngy (30) van a vezetékhűzalőkőn(22, 24) és azők körül kialakítva a bűrában (20), az elektród (28) ésa bemeneti hely (26) között. Előnyösen az elektród (28) több fémhűzalnyelvvel (32) van kialakítva. A bűra (20) ltalában 99,5% neőnból és0,5% argőnból álló töltőgázt tartalmaz. ŕ

Description

A találmány tárgya hidegkatódos szubminiatűr fénycső, különösen olyan hidegkatódos szubminiatűr fénycső, amelynek az elektródelrendezése nagy áramsűrűségeken és az ezzel együtt járó nagy megvilágítási szinteken való működtetést tesz lehetővé. A fénycső tartalmaz egy gázzal töltött, üveg anyagú burát, továbbá egy pár, a burán kívülről, a burán át abba egy bemeneti helyen benyúló vezetékhuzalt, amelyek a burához képest gáztömören le vannak zárva a bemeneti helyen, és egy, a burában a vezetékhuzalokra szerelt elektródot.

A szubminiatűr fénycsöveket, azaz a nagy lumen/watt hatásfokú fénycsöveket, amelyek átmérője 7 mm vagy annál kisebb, ott alkalmazzák, ahol fontos a kis áramfelvétel és/vagy a kis hőterhelés. Sok esetben az ilyen kis átmérőjű lámpák néhány izzólámpát helyettesítenek, és nagy felületi fényességre, valamint teljes fénysűrűségi szintekre van szükség.

A fényesség az ilyen kisnyomású kisülölámpákban egyenesen arányos az alkalmazott lámpaárammal. A nagy áramok és ezzel együtt a lámpák kis átmérője, valamint az alkalmazott kompakt elektródok azonban gyakran túl nagy áramsűrűséget okoznak a katódon. Megfigyelték a nagy áramsűrűségen működtetett szubminiatűr lámpák idő előtti meghibásodását, és a kisülésnek az elektródok áramellátására használt vezetékhuzalokon bekövetkező „megrekedésre” való hajlamára vezették vissza.

Kis lámpaáramokon a kisülés az 1. és a 2. ábra szerinti, a technika állását képviselő hidegkatódos lámpa 10 elektródjának részein összpontosul, és az érintett terület izzik. Ahogy az áram a lámpában növekszik, a kisülés beborítja a 10 elektród rendelkezésre álló felületét, és lefelé halad a 12, 14 vezetékhuzalokon. A kisülés megreked a 12, 14 vezetékhuzalokon. Ez a jelenség ragyogó izzásként azonnal látható a 10 elektródon és a 12, 14 vezetékhuzalokon. A 16 bura jellegzetes módon nátronmész üvegből van, és amikor a kisülés beborítja a 12, 14 vezetékhuzalokat, reakció következik be az ezek és a 16 bura közötti 18 határfelületen, amelynek során szabad nátrium keletkezik. A reakció ily módon az üveg és a 12, 14 vezetékhuzal közötti tömítettséget rontja a 18 határfelületen, a lámpába levegőjűt, és tönkremegy. Ilyen meghibásodás gyakran bekövetkezik 10000 óra névleges élettartamú lámpákban már nem több, mint 100 óra működés után.

Ezért szükség van olyan hidegkatódos szubminiatűr fénycsőre, amely nincs kitéve a kisülés 12, 14 vezetékhuzalokon bekövetkező megrekedése által okozott idő előtti meghibásodásnak, és az ennek következtében fellépő kiürülésnek, valamint a 12, 14 vezetékhuzal és az üveg 16 bura közötti tömítettség meghibásodásának.

Találmányunk célja hidegkatódos szubminiatűr fénycső, amelynek elektródelrendezése ellenáll a kisülés megrekedésének a vezetékhuzalokon.

A találmány további célja tökéletesített elektródelrendezésű hidegkatódos szubminiatűr fénycső olyan töltőgázzal, amely tovább növeli a találmány előnyeit.

Ezeket a feladatokat a találmány értelmében olyan hidegkatódos szubminiatűr fénycsővel oldjuk meg, amely magában foglal egy üvegburát, egy pár, a burán kívülről, a burán át abba benyúló vezetékhuzalt, amelyek a burához képest gáztömören vannak lezárva, és egy, a burában a vezetékhuzalokra szerelt elektródot. A találmány értelmében egy kerámiaüveg anyagú gyöngy van a vezetékhuzalokon és azok körül kialakítva a burában, az elektród és a bemeneti hely között.

A találmány egy másik kiviteli alakja szerint a fent leírt fénycső olyan elektróddal van ellátva, amelyen több nyelv van. Valamennyi nyelv tartalmaz egy sokszöget alkotó fémhuzalt. Valamennyi nyelv egyik oldala egy másik nyelv megfelelő oldalához kapcsolódik elektródaljzatrészt képezve, amely a vezetékhuzalok végéhez van rögzítve.

A találmány egy további kiviteli alakja szerint a fent leírt fénycsőben a töltőgáz 12 kPA (90 torr) nyomású, körülbelül 99,5 tömeg% neont és körülbelül 0,5 tömeg% argont tartalmazó gázkeverék (úgynevezett Penning-keverék).

A találmány fenti és más kiviteli alakjait, beleértve a szerkezeti felépítés különféle újszerű részleteit és a részek kombinációit, a későbbiekben részletesebben ismertetjük. Elmagyarázzuk, hogy a találmány nem korlátozódik a bemutatott és a találmányt megvalósító sajátos megoldásokra.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra a technika állása szerinti hidegkatódos szubminiatűr fénycső felülnézete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti fénycső oldalnézete, a

3. ábra a találmány egyik kiviteli alakj ára jellemző hidegkatódos szubminiatűr fénycső egyik alakjának felülnézete, a

4. ábra a 3. ábra szerinti fénycső oldalnézete.

A 3. és a 4. ábrán látható, hogy a találmány jellemző kiviteli alakja magában foglal egy üveg anyagú 20 burát, amelynek átmérője 7 mm, vagy annál kisebb. A 22, 24 vezetékhuzalpár a 20 burán kívülről, a 20 burán át abba a 26 bemeneti helyen benyúlik. A bura-vezetékhuzal határfelületen, a 26 bemeneti helyen a 22, 24 vezetékhuzalok a 20 burához képest tömítően vannak lezárva. A 20 burában egy 28 elektród van a 22, 24 vezetékhuzalokra szerelve. Az eddig leírtak megegyeznek a technika állása szerinti elrendezéssel, ahogy ez az 1. és a 2. ábrán látható.

A találmány szerint egy kerámia-üveg, szigetelő 30 gyöngy van a 22, 24 vezetékhuzalokon és azok körül, ahogy a 3. és 4. ábrán látható. A 30 gyöngyöt folyékony állapotban visszük fel a 22, 24 vezetékhuzalokra, és hagyjuk megszilárdulni. A 30 gyöngy tapadósan kötött színtereit anyagból, például bárium-oxidból készül, és lényegében ólommentes. Az alkalmazott kerámiaüveg anyagú 30 gyöngy olvadáspontja és lágyuláspontja magasabb, mint a hagyományos üveg anyagú gyöngyé, amely jellegzetes módon ólmozott lágyüvegből készül (68% ólomtartalommal), és nátriumot és/vagy más hasonló szennyeződést tartalmaz. Míg a technika állása szerinti gyöngy eket jellegzetes módon szerkezeti célokra használják, és nem képezik részét a lámpa villamos áramkörének, az itt ismertetett 30 gyöngyöt villamos al1

HU 215 888 A katrészként alkalmazzuk, ami lehetővé teszi nagy áramsűrűségű hidegkatódos lámpák megvalósítását. A szigetelő 30 gyöngy megszakítja a 28 elektródhoz vezetett elektronok csatlakozó útját.

A találmány értelmében a 28 elektród több 32 nyelvet tartalmaz, amelyek mindegyike egy sokszöget alkotó fémhuzalt foglal magában. Valamennyi 32 nyelv egyik 34 oldala egy másik 32 nyelv megfelelő oldalához kapcsolódik, egy 36 elektródaljzatrészt képezve, amely a 22, 24 vezetékhuzalok 38, 40 végrészéhez van rögzítve. A nyelv 32 fémhuzal anyaga előnyös módon egy nikkel alapú fém.

Ahogy a 3. és a 4. ábrán látható, a 32 nyelvek előnyös módon téglalap alakúak. Az egyik előnyös kiviteli alakban a 42 hosszabb oldal körülbelül 6,5 mm hosszú, a 44 rövidebb oldal körülbelül 3,4 mm hosszú, és a huzal átmérője körülbelül 0,25 mm. Valamennyi 32 nyelv egyoldali felülete körülbelül 22 mm². Előnyösnek bizonyult három 32 nyelv alkalmazása, amelyeknek együttesen 66 mm² az egyoldali felülete.

A fent ismertetett, egy kerámiaüveg 30 gyöngyből és egy háromnyelves 28 elektródból álló kombináció roszszul választott töltőgázzal, 20 mA-en működtetve katódporlódást okozhat, ugyanis a fématomok visszatérítődnek a 28 elektródról, mielőtt lerakodhatnának a 20 üvegbura fluoreszcens bevonatán vagy üvegfalán. Egy idő után a katódporlódás pora bevonhatja a szigetelő 30 gyöngyöt, amely vezető utat biztosít a 22, 24 vezetékhuzal és az üveg közötti határfelülethez a 26 bemeneti helyen.

Megfelelő töltögáznak a 12 kPa (90 torr) nyomású, 99,5% neont és 0,5% argont tartalmazó gázelegy (Penning-keverék) bizonyult. A fentebb ismertetett, a 30 gyöngyöt és a 28 elektródot tartalmazó lámpákban az ilyen gázkeverék töltögáz alkalmazását jelentős katódporlódástól mentesnek találtuk. Más töltögázok is alkalmasak lehetnek különféle működési feltételek között. A töltögáz összetételét és nyomását részben a lámpa gyújtási jelleggörbéje és a fénycsöelötét kialakítása hatá5 rozza meg. Az itt ismertetett lámpa optimális működésének megvalósítása érdekében meg kell teremteni a hajlamot, hogy a kisülés az elektródon megrekedve maradjon, és ne vándoroljon a vezetékhuzalokra, hogy az elektródnak elegendő felülete legyen, és hogy olyan töl10 tögázt alkalmazzunk, amely korlátozza a katódporladást a kiválasztott villamos működési paraméterek között.

Az 1. táblázatban négy lámpa vizsgálati eredményei láthatók, amelyek mindegyike a 12 kPa nyomású, 99,5% neont és 0,5% argont tartalmazó Penning-keveréket tar15 talmazza. Látható, hogy a gyöngy nélküli, szabványos hidegkatódos, kétnyel vés 10 elektródban a megrekedés a vezetékhuzal-üveg határfelületen 6 mA áramon indult. A 30 gyöngy hozzáadásával a kétnyelves 10 elektród 16-18 mA-en kezdett megrekedni. Egy harmadik

32 nyelv hozzáadásával, de 30 gyöngy nélkül a 28 elektród 10 mA-en kezdett megrekedni. Ily módon a 30 gyöngy hozzáadásával vagy a harmadik 32 nyelv hozzáadásával az áram (és emiatt a lámpa fényességének) növekedését értük el a nemkívánatos megrekedés nélkül. Amikor azonban a 30 gyöngyöt is és a harmadik 32 nyelvet is alkalmaztuk, 20 mA-nál nagyobb áramot használhattunk anélkül, hogy megrekedési probléma lépett volna fel. A végrehajtott vizsgálatokban a lámpa áramát fénycsőelőtétek korlátozták 20 mA-ra.

Ugyan az 1. táblázatban nem szerepel, de a 30 gyönggyel ellátott, kétnyelves 10 elektród esetében jelentős katódporladást figyeltünk meg. A 30 gyöngygyei ellátott, háromnyelves 28 elektród csak korlátozott katódporladást mutatott.

1. táblázat

Geometria	Egyoldali felület (mm²)	Áram a megrekedés kezdetekor (mA)
szabványos hidegkatódos, kétnyelves elektród gyöngy nélkül	44	6
kétnyelves gyönggyel	44	16-18
háromnyelves gyöngy nélkül	66	10
háromnyelves gyönggyel	66	20-nál nagyobb

Ily módon olyan hidegkatódos szubminiatűr fénycsövet állítottunk elő, amely nincs kitéve a kisülés vezetékhuzalokon bekövetkező megrekedése által okozott idő előtti meghibásodásnak és az ennek következtében fellépő kiürülésnek, valamint a vezetékhuzal és az üvegbura közötti tömítettség meghibásodásának.

A találmány nem korlátozódik az ismertetett és/vagy az ábrákon bemutatott sajátos megoldásokra.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Hidegkatódos szubminiatűr fénycső, amely magában foglal:

egy gázzal töltött, üveg anyagú burát (20), egy pár, a burán (20) kívülről, a burán (20) át abba egy bemeneti helyen (26) benyúló vezetékhuzalt (22, 24), amelyek a burához (20) képest gáztömegen le vannak zárva a bemeneti helyen (26), egy, a burában (20) a vezetékhuzalokra (22, 24) szerelt elektródot (28), azzal jellemezve, hogy egy kerámiaüveg anyagú gyöngy (30) van a vezetékhuzalokon (22, 24) és azok körül kialakítva a burában (20), az elektród (28) és a bemeneti hely (26) között.
2. Az 1. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy a gyöngy (30) ólommentes anyagból készül.
3. Az 1. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy a gyöngy (30) színtereit ólommentes kerámiaüvegből készül.
4. A 3. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy a gyöngy (30) anyaga bárium-oxidot tartalmaz.
5. A 3. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az elektród (28) több nyelvet (32) foglal magában, amelyek mindegyike egy sokszöget alkotó fémhuzallal van kialakítva, valamennyi nyelv (32) egyik oldala (34) egy másik nyelv (32) megfelelő oldalához kapcsolódik, ezáltal egy elektródaljzatrészt (36) képezve, amely a vezetékhuzalok (22, 24) végrészéhez (38, 40) van rögzítve.
6. A 3. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve,

5 hogy a fénycső átmérője legfeljebb 7 mm.
7. Az 5. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az elektród (28) három nyelvet (32) foglal magában.
8. Az 5. vagy 7. igénypont szerinti fénycső, azzal 10 jellemezve, hogy az egyes nyelvek (32) egyoldali felülete körülbelül 22 mm².
9. Az 5. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy a fémhuzal egy nikkel alapú fémből van.
10. A 8. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemezik ve, hogy a fémhuzal egy nikkel alapú fémből van, és a sokszög egy téglalap, amelynek hosszabb oldala (42) körülbelül 6, 5 mm hosszú, rövidebb oldala (44) körülbelül 3, 4 mm hosszú, és a huzal átmérője körülbelül 0,25 mm.

20
11. Az előző igénypontok bármelyike szerinti fénycső, azzal jellemezve, hogy az üvegburában (20) töltőgázként 12 kPa nyomású, 99,5% neont és 0,5% argont tartalmazó gázkeverék van.
12. A 6. igénypont szerinti fénycső, azzal jellemez25 ve, hogy az elektród (28) egyoldali összfelülete körülbelül 66 mm².