NL8005112A - Lagedrukkwikdampontladingslamp. - Google Patents

Description

.* -« *, - -ïk PHN 9835 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Iagedrukkwikdampontladingslamp"

De uitvinding heeft betrekking qp een lagedrukksdkdanpontladings-lamp met een cm een voor de werking van de lamp noodzakelijke elektrische stabilisatieballast gelegen vakuumdicht afgesloten ontladingsvat waarin zich elektroden bevinden waartussen tijdens het bedrijf van de 5 lamp een ontlading aanwezig is, welk ontladingsvat is gevuld net kwik en een edelgas en zo is gevormd en baneten dat de ontl ad i ngshaan op een of meer plaatsen is gekromd. Een dergelijke lamp is bekend uit het U.S.P. 3,899,712.

In dit octrooischrift worden kompakte cilindervormige lagedruk-10 kwikdampontladingslampen beschreven die kunnen worden gedraaid in armaturen met houders voor gloeilampen voor algemene verlichtingsdoelein-den. In de hierboven genoemde lanpen wordt de centraal geplaatste stabilisatieballast cmgeven door het ontladingsvat, dat bestaat uit een tweetal tegen elkaar rustende enigszins taps toelopende glazen cilinders, ^ waarbij in althans één der cilinderwanden een schroeflijnvormige groef is aangebracht voor de ontladingsbaan.

Een centraal geplaatste stabilisatieballast schept de mogelijkheid de afmetingen van de lamp tot een minimum terug te brengen en de vorm van de lamp te doen gelijken cp de vorm van een gloeilamp. In de 20 bekende lamp wordt de stabilisatieballast (die bijvoorbeeld bestaat uit een aantal windingen van geïsoleerd koperdraad rondom een gel amp] ] pprde ijzeren kern) zodanig omgeven door de wand van het cilindervormige ontladingsvat, dat slechts aan de bovenzijde van de lamp een relatief kleine opening aanwezig is. Hierdoor loopt, tengevolge van een relatief 25 geringe ventilatie, de temperatuur van de ballast tijdens het bedrijf van gemakkelrjk de lanp/tot een ongewenste hoge waarde cp. Een te hoge bedrijfstempera-tuur van de ballast leidt tot aantasting van de isolatie van het koperdraad en tot daling van het rendement van de ballast. Daarbij kcmt, dat de temperatuur in het ontladingsvat door warmte-uitstraling van de 30 ballast tijdens het bedrijf van de lamp tot een zodanig hoge waarde stijgt, dat de optimale kwikdanpdruk voor een zo gunstig mogelijk om-zettingsrendement van aan de lamp toegevoerd elektrisch vermogen in ultraviolette straling wordt overschreden. Hierdoor daalt de lichtop- 8005112 SEN 9835 2 L " » brengst en het rendement van de lamp.

De uitvinding beoogt een lagedrukkwikdanpontladingslamp te verschaffen met een de ballast cmgevend ontladingsvat, waarbij de negatieve effekten tengevolge van de warmte-ontwikkeling in de ballast 5 zijn vermeden.

Een lagedrukkwikdampcntladingslainp van de in de aanhef genoemde soort heeft volgens de uitvinding het kenmerk, dat tussen het ontladingsvat en de ballast een tegen een zo groot mogelijk deel van het buitenoppervlak van de ballast rustend dunwandig lichaam van goed 10 wanntegeleidend materiaal aanwezig is, welk lichaam is voorzien van een kraag, welke zich uitstrekt tot de van de ballast afgekeerde wand van de lamp voor het afvoeren van door de ballast ontwikkelde warmte naar de omgeving van de lamp.

De temperatuur in het ontladingsvat en in de ballast van een 15 lamp volgens de uitvinding blijft tijdens het bedrijf op een zodanige waarde, dat het rendement van de lamp (inklusief de ballast) zo gunstig mogelijk is. De levensduur van de lamp wordt niet in negatieve zin beïnvloed door een tengevolge van een hoge bedrijf sterrperatuur voortijdig uitvallen van de ballast (die in een praktische uitvoeringsvorm onlos-20 makelijk met het ontladingsvat is verbonden). In de lamp wordt vocrkcmen dat de kwikdampdruk in het ontladingsvat door de van de ballast afkomstige warmtestraling tot een te hoge waarde oploopt. In de lamp wordt dikwijls een blokvormige ballast toegepast, bestaande uit een gelamel-leerde ijzeren kern met een spoel van geïsoleerd koperdraad. Het dun-25 wandig lichaam rust daarbij tegen vrijwel alle opeenvolgende randen van de ijzeren lamellen. De warmtestroom kan daardoor snel door het lichaam worden afgevoerd. Dit is met name van belang bij (veelvuldig toegepaste) ballasts, waarbij tussen twee opeenvolgende onderlinge lamellen een dunne isolatie laag aanwezig is, waardoor de warmtestroom (zonder aanliggend 30 koel lichaam) in de richting loodrecht cp het oppervlak van de lamellen sterk zou worden bemoeilijkt. In een lairp volgens de uitvinding heeft vrijwel elke lamel een warmtekontakt met het lichaam, waardoor over het gehele oppervlak van de ballast een goede af voer van de warmte ontstaat. Bevredigende resultaten werden verkregen met een dunwandig lichaam, dat 35 tegen tenminste circa 75% van het totale buitenoppervlak van de ballast rust. De voor de warmte-afvoer naar de omgeving van de lamp noodzakelijke kraag is bijvoorbeeld mat behulp van een puntlas- of kitverbinding als apart onderdeel aan het de ballast omgevende deel van het lichaam be- 8005112 S ^ PHN 9835 3 vestigd. In een uitvoeringsvorm is de kraag met het overige deel van het lichaam dat tegen de ballast rust één geheel. In die uitvoeringsvorm is de kraag bijvoorbeeld een ongeslagen deel van de wand van een uit een aluminiumplaat geëxtrudeerde, rondom de gehele ballast geplaatste, 5 cilinder of bus. Dergelijke bussen zijn gemakkelijk in grote hoeveelheden te vervaardigen. Aluminium is gemakkelijk vervormbaar, heeft een gering gewicht en is een goede warmtegeleider. De kraag is in een praktische uitvoeringsvorm bijvoorbeeld tevens uitgevoerd als deel van de wand van een lampvoet, waarin zich bijvoorbeeld een starter bevindt. De kraag io grijpt daarbij cm het nabij de lampvoet gelegen deel van het ontladings-vat en strekt zich uit tot de buitenomtrek van het ontladingsvat (welke bijvoorbeeld tevens de buitenwand van de lamp vormt), waardoor de warmteafvoer zowel door straling als konvektie zo gunstig mogelijk is. De genoemde kraag kan aldaar bijvoorbeeld voorzien zijn van een geribbeld 15 oppervlak of van andere middelen ter vergroting van de stralingsafgif te, zoals een op de buitenwand van de kraag bevestigde organische lak, die tevens dient om de aanrakingsveiligheid van de lamp te verhogen. Gevonden is, dat in lampen met een vorm volgens DE-OS 2.904.864 (PHN 9Q3Q) waarbij de ballast is omvat door een koepelvormig ontladingsvat, een 2o verschil tussen de terrperatuur van de ballast (heetste plaats) en de temperatuur van de buitenwand van de kraag van circa 20°C kon worden bereikt. Ook in lampen met een vorm volgens DE-OS 2.942.846 (PHN 9261) waarbij een centraal geplaatste ballast is omgeven door een buisvormig haakvormig gevouwen ontladingsvat met een daaromheen geplaatste buiten-25 ballon is met behulp van een rondom de gehele ballast geplaatste bus met kraag (die daarbij cm de wand van de buitenballon grijpt) een vergelijkbaar temperatuurverschil gerealiseerd.

In een uitvoeringsvorm van een lagedrukkwikdampontladings-lamp volgens de uitvinding is tussen de wand van het lichaam en het 30 oppervlak van de ballast een dunne laag (bijvoorbeeld een folie) van elektrisch isolerend materiaal aanwezig ter verhoging van de aanrakingsveiligheid van de lamp. Het is dan niet noodzakelijk extra voorzieningen voor dit doel aan te brengen aan de buitenwand van de kraag.

In een andere uitvoeringsvorm van. een lamp volgens de uit-3S vinding bevindt zich aan het naar het ontladingsvat gekeerde wanddeel van het lichaam een reflekterende laag (bijvoorbeeld bestaande uit titaandioxide) ter verhoging van de lichtopbrengst van de lamp.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van een lamp volgens 8005112 V IT » PHN 9835 4 de uitvinding rust een deel van de wand van het lichaam plaatselijk tegen een uitstulpsel in de wand van het ontladingsvat, in welk uit-stulpsel zich een amalgaam bevindt (bijvoorbeeld een amalgaam bestaande uit kwik, indium en bismuth). Van de goede warmtegeleidende eigenschap-5 pen van het lichaam wordt gebruik gemaakt om de wand van het uitstulpsel van het ontladingsvat op een relatief lage temperatuur te houden. De kwikdampdruk in het ontladingsvat wordt tijdens het bedrijf van de lamp op de eerder genoemde konstante waarde (circa 6x1 υ“3 torr) gehouden met behulp van het amalgaam, dat 2ich op de relatief koele wand 10 van het uitstulpsel bevindt. Ter koeling van de wand van het uitstulpsel is het dunwandige lichaam bijvoorbeeld voorzien van een rondom het uitstulpsel grijpende metalen band of folie. Ook is het denkbaar dat tussen de wand van het lichaam en het uitstulpsel een uitgeharde warmtegeleidende pasta of kit voor dit doel aanwezig is. In een praktische uitvoe-15 ringsvorm bevindt zich tussen het lichaam en het uitstulpsel een kluwen of propje van aluminiumfolie.

Lampen volgens de uitvinding dienen als alternatief voor gloeilampen, metname qp plaatsen en in armaturen waar door de geringe ventilatie de temperaturen tot vrij hoge waarden oplopen. Het rendement 20 van de lampen volgens de uitvinding is niet alleen gunstig vergeleken met gloeilampen, maar ook vergeleken met andere korpakte ontladings-lanpen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een tekening waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvorm van 25 een lamp volgens de uitvinding is getoond.

In de tekening toont fig. 1 een aangezicht van een lamp volgens de uitvinding, fig. 2 een langsdoorsnede van een lamp volgens fig. 1, en toont 30 fig. 3 een dwarsdoorsnede over het vlak III-III van een lamp volgens fig. 1.

De lamp volgens fig. 1 bevat een rondom een voor de werking van de lamp noodzakelijke elektrische ballast gelegen cilindervormig , aan één uiteinde bolvormig afgesloten ontladingsvat waarvan in 35 fig. 1 slechts de buitenwand zichtbaar is. Deze buitenwand is tevens buitenwand van de lamp.. De lamp bevat voorts een eveneens cilindervormig aan een uiteinde bolvormig afgesloten wand 2 (zie fig. 2 en 3); door de wanden 1 en 2 wordt het ontladingsvat ons loten. 1 en 2 zijn nabij hun 89 0 5 1 1 2 f' ^ PHN 9835 5 ra nden 3 gasdicht met elkaar verbonden (bijvoorbeeld net behulp van glasemaille). m wand 2 bevindt zich een groef 4 die qp een aantal plaatsen is gekromd, waardoor de ontladingsbaan is opgevouwen tussen de elektroden 5 en 6 (zie ook fig. 3). Elektrode 6 is in fig. 1 niet zicht-5 baar. De ontladingsbaan wordt begrensd door de wand van de groef 4 in wand 2 en de tegenover de groef 4 gelegen wanddelen van 1. (De ontla" dingsbaan is in fig. 1 zichtbaar als donkere streep). In een praktische uitvoeringsvorm zijn slechts deze naar de ontladingsbaan gekeerde wanddelen bedekt met een luminescerende laag (in fig. 3 weergegeven als dikke 10 streep 7a), terwijl de delen van de wand 2 die zijn gelegen tussen de groefdelen 4 (zoals 7b en de hiertegenover gelegen wanddelen (7c) van 1 die op zeer kleine afstand van elkaar zijn gelegen en een spleet defi" nieren)vrij zijn van luminescerend materiaal (een dergelijke lamp is beschreven in DE-OS 2.904.864). In het ontladingsvat bevindt zich voorts 15 kwik en een edelgas. De lamp bevat voorts een lampvoet 8 met hnis 9, zodat de lamp geschikt is om te worden gedraaid in houders voor gloeilampen. (in de lampvoet bevindt zich bijvoorbeeld een starter). De elektrische stabilisatie-ballast 10 (zie fig. 2) bestaat uit een agni-al windingen van geïsoleerd koperdraad 11 rondom een blokvormige gelairel-20 leerde ijzeren kern 12. De ballast is volledig omgeven door de wand van het ontladingsvat en de wand van de lampvoet.

Tussen de wand 2 en ballast 10 bevindt zich een tegen een zo groot mogelijk deel van het buitenoppervlak van de ballast rustend, bus-vormig dunwandig deel van lichaam 13 van goed warmtegeleidend materiaal 25' zoals aluminium. Het lichaam rust in deze uitvoeringsvorm tegen circa 85% van het buitenoppervlak van de ballast, dat gevornü wordt door de randen van de lamellen (bij wijze van voorbeeld aangeduid net 12a, 12b, 12c). Het lichaam is voorzien van een aan de wand van 13 bevestigde kraag 14 (eveneens van aluminium) welke zich uitstrëkt tot de van de ballast 30 afgekeerde wand van het ontladingsvat. Op deze wijze wordt tijdens het bedrijf van de lamp in de ballast ontwikkelde warmte naar de omgeving van de lairp af gevoerd. Het lichaam dient in feite als koelanker. De kraag is voorts voorzien van een opstaande rand 15, waarmee het lichaam aan het ontladingsvat is bevestigd. De voet 8 is eveneens aan de kraag bevestigd.

35 Tussen de wand van 13 en de buitenwand van de ijzeren kern 12 is een elektrisch isolerende kunststoffolie 16 (gestippeld in de tekening) aanwezig met een dikte van circa u,2 mm. teneinde de aanrakingsveiligheid van de lamp te verzekeren. De folie staat een goede warmte-afvoer nauwe" 8005112 PHN 9835 6 lijks in de weg doordat een zo groot deel van het lichaam tegen de ballast rust. Het materiaal van de folie is zo gekozen, dat de temperatuur gradient tussen ballastwand en lichaam gemeten over een weg dwars qp het folie-oppervlak klein is.

5 De fcuitenwand van het aluminium lichaam is bedekt met een reflekterende laag titaandioxide 18 ter verhoging van de lichtopbrengst van de lamp. In een uitvoeringsvorm is de wand van 13 ter hoogte van de ontladingsbaan voorzien van een speciale geleidende ter verge" makkelijking van de ontsteking van de lamp.

10 Een deel van de wand van kraag 14 strekt zich uit tot nabij een uitstulpsel 19 in de wand van het ontladingsvat, in welk uitstulpsel zich een amalgaam 20 bevindt dat de kwikdampdruk in het ontladingsvat op een konstante waarde houdt. In feite is dit uitstulpsel een onderdeel van een pompstengel welke tijdens het vervaardigen van de is ge" 15 bruikt voor het "pompen" van het ontladingsvat. De wand van uitstulpsel 19 wordt door de wand van kraag 14 qp een voor een optimale kwikdamp" druk gunstige temperatuur gehouden met behulp van een propje 21 van een aluminiumfolie, dat tussen de wand van het uitstulpsel en de wand van het lichaam is gedrukt. Het voordeel van een dergelijke prcp is, 20 dat het de uitstulpsel wand goed cmsluit en goed warmtegeleidend is. Het amalgaam 20 bestaat bijvoorbeeld uit een legering van Indium en Bismuth. In een praktische uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding is de lengte van de gehele lamp (dus inklusief lampvoet) circa 1υ cm.

De hiitendiameter van de lairpamhulling was circa 6 cm. Door krctrming 25 van de groef met de ontladingsbaan qp een relatief groot aantal plaatsen (bijvoorbeeld op drie plaatsen, gelegen nabij de lampvoet) is de totale lengte van de ontladingsbaan circa 4υ cm. De afmetingen van de ballast bedroegen 34,0 x 34,0 x 50 nm. De afmetingen van het busvormige deel van het koellichaam 13 34,5 χ 34,5 x 65 mm. De dikte van de wand was 30 circa 1 mn (aluminium). Bij lampkondities zoals bij een larrp volgens DE-OS 2.9U4.864 (toegevoerd vermogen aan de lamp, inklusief ballast 20 W) was de energiedissipatie in de ballast circa 6,5 W, waarbij het temperatuurverschil tussen de heetste plaats in de ballast (ter plaatse van de spoel) en de buitenwand van de kraag circa 2U°C bedroeg.

35 Tussen de wand van het bus vormige:, deel en de ballast bevindt zich een dunne kunststof folie, dikte circa 0,2 mm, ter verhoging van de aan" rakingsveiligheid van de lamp.

8 0 0 5 1 1 2

Claims (5)

1. 2. Iagedrukkwikdanpontladingslanp volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat het lichaam (13) bestaat uit aluminium.
2. 3. Iagedrukkwikdanpontladingslanp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het lichaam (13) bestaat uit een rondom de ballast geplaatste bus. 4. lagedrukkwiManpontladingslanp volgens conclusie 1, 2 of 3, 20 met het kenmerk, dat/tussen de wand van het lichaam en de_ballast een elektrisch isolerende laag (16) bevindt.
3. 5. Iagedrukkwikdanpontladingslanp volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de naar het ontladingsvat gekeerde wanddeel van het lichaam is voorzien van een reflekterende laag (18).
4. 6. Iagedrukkwikdanpontladingslanp volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat een wanddeel van het lichaam (1 plaatselijk tegen een uitstulpsel (19) in de wand van het ontladingsvat rust, in welk uitstulpsel (1y) zich een amalgaam (20) bevindt.
5. 7. Iagedrukkwikdanpontladingslanp volgens conclusie 6, net het 30 kenmerk, dat het wanddeel van bet lichaam een propje (21) van aluminiumfolie is, dat aan een naar het ontladingsvat gekeerd deel van de kraag (14) is bevestigd. 35 8005112