NL8005921A - Lagedrukkwikdampontladingslamp. - Google Patents

Description

i PHN 9870 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven MLagedrukkwikdampontladingslamp,, ........ De uitvinding heeft betrekking op een lagedrukkwikdampontla- dingslamp met een vakuumdicht afgesloten met kwik en een edelgasmengsel gevuld ontladingsvat, waarin elektroden staan opgesteld waartussen tijdens het bedrijf van de lamp een ontlading onderhouden wordt, waarbij 5 het ontladingsvat zo is gevormd en bemeten, dat de ontladingsbaan op êên of meer plaatsen is gekromd, waarbij in het ontladingsvat voorts een amalgaam aanwezig is ter regeling van de kwikdampdruk in het ont-. ladingsvat, welke lamp is voorzien van een lampvoet bestemd cm te worden aangesloten op een laagfrequent wisselspanningsvoédingsnet, Een 10 dergelijke lamp is bekend uit DE-OS 2.940.563 (PHN 9242).

Een in dit Offenlegungsschrift beschreven lamp bevat een buisvormig ontladingsvat dat qp meerdere plaatsen is gekromd, waarbij ......tijdens het bedrijf een relatief lange ontladingsbaan tussen de elektroden aanwezig is. Het ontladingsvat is cmgeven door een glazen omhulling, . 15 waarbij'de afmetingen van de géiele lamp zodanig zijn, dat de lamp kan dienen als alternatief voor een gloeilamp voor algemene verlichtings-doeleinden.

De lamp is voorts voorzien van een elektrische stabilisatie-ballast, welke in een met de omhulling verbonden dunwandige lampvoet is 20 geplaatst. Een gevolg van een dergelijke konstruktie is, dat de warmte die tijdens het bedrijf Van de lamp zowel in het ontladingsvat als in de stabilisatieballast wordt ontwikkeld, betrékkelijk slecht naar de omgeving van de lamp kan worden af gevoerd. Daarbij komt, dat de genoemde kcnpakte ontladingslanpen dikwijls worden geplaatst in armaturen voor 25 gloeilampen die zo zijn gevormd, dat zij de lamp voor een belangrijk deel cmgeven. Een gevolg hiervan is, dat de temperatuur in het ontladingsvat tijdens het bedrijf van de lamp gemakkelijk tot een relatief hoge waarde stijgt. Teneinde te voorkomen, dat de kwikdampdruk daarbij een voor de werking van de lamp optimale waarde (circa 6x10 ^ torr) 30 overschrijdt, is in de bekende lamp een amalgaam in het ontladingsvat aanwezig. Met behulp van een amalgaam wordt de kwikdampdruk in het ontladingsvat over een relatief breed tenperatuurinterval op de eerder genoemde waarde gestabiliseerd. Een bezwaar van de aanwezigheid van een 8005921 - ~ - - , PHN 9870 2 amalgaam is evenwel, dat de kwikdanpdruk in het ontladingsvat bij relatief lage temperaturen aanzienlijk lager is dan de kwikdampdruk in een ontladingsvat zander amalgaam. Een gevolg hiervan is, dat ontsteking respektievelijk herontsteking van de lamp onder deze cmstandig-5 heden moeilijk verloopt.

In lampen bedreven op voedingsnetten net relatief lage spanning (zoals in USA of Japan) waarbij in het ontladingsvat naast kwik een werkzame hoeveelheid van het veelvuldig toegepaste argon aanwezig is kan slechts een lichtstroom (vergelijkbaar met eenzelfde lamp be-10 dreven op 220 V netspanning) worden bereikt bij verkleining van de laitp-lengte (de hoogspanning tussen de aan de uiteinden van het ontladingsvat geplaatste elektroden is evenredig lager) en door opvoeren van de stroomsterkte door de lamp. Dit betekent evenwel, dat het rendement van een dergelijke lamp en de (induktieve) ballast samen ongunstig is in 15 vergelijking met lampen met deze gassamenstelling bedreven op 220 V.

Daarbij kant, dat met name in lampen waarbij een buisvormig ontladingsvat op meerdere plaatsen U-vormig is gebogen (bijvoorbeeld tot de vorm van een haak, zoals is beschreven in het eerder genoemde DE-OS) grote problemen van glastechnische aard bij het buigen tijdens het vervaar- 20 digen van de lamp optreden.

De uitvinding heeft tot doel een lamp van de in de aanhef genoemde soort aan te geven die qp relatief eenvoudige wijze te vervaardigen is, een hoge lichtopbrengst heeft en vlot ontsteekt.

Een dergelijke lagedrukkwikdampcntladingslamp volgens de 25 uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat het edelgasmengsel in het ontladingsvat tenminste 50 at.% krypton bevat met een druk van 1 tot 4 torr.

Verrassenderwijs is gebleken, dat een dergelijk edelgasmengsel bij een lage kwikdampdruk (en een relatief lage temperatuur)in het ontladingsvat in vergelijking met een edelgasmengsel dat voornamelijk 30 argon bevat aanleiding geeft tot een vlotte ontsteking respektievelijk herontsteking van de lamp.

Een lamp volgens de uitvinding heeft daarbij het voordeel, dat bij lage omgevingstemperaturen van de lamp (bijvoorbeeld lager dan 10°C) bij het ontsteken geen herhaaldelijk doven en starten optreedt 35 (zoals bijvoorbeeld het geval is bij een lamp net argon als buffergas bij die temperaturen). De genoemde lage kwikdampdruk treedt dikwijls op bij lage temperaturen met name bij lampen, die zijn voorzien van een amalgaam in het ontladingsvat. Bovendien is gebleken, dat de lichtop- .......- Müé 8005921 t PHN 9870 3 _ J*.

• brengst van lampen volgens de uitvinding in vergelijking met de licht opbrengst van lampen met in het ontladingsvat een mengsel, dat naast kwik in hoofdzaak argon bevat, verrassenderwijs zeer gunstig is, met name bij bedrijf op netspanningen van 90-130 V.

5 in een lamp volgens de uitvinding waarbij de ontladingsbaan is gekromd, bijvoorbeeld door buigen van een buisvormig ontladingsvat tot de vorm van een haak die is omgeven door een oirihulling (zie DE-OS 2,940,563) kan bij de fabrikage het buigen van een zeer korte ontla-dingsbuis speciaal voor 100/120 V-netten vermeden werden.. Bij de ver-1® vaardiging van dergelijke korte buizen optredende lastige buigprocedures van glastechnische aard, waarbij de verschillende gebogen delen van de ontladingsbuis als het ware in elkaar overgaan, zijn dan. namelijk niet nodig. Lampen met de genoemde vorm, waarbij de ontladingsbuis een lengte heeft geschikt voor bedrijf op 220 V netspanning, gevuld net argon, zijn, 15 met behoud van hun afmetingen doch gevuld met edelgasmsngsels volgens de uitvinding toepasbaar voor bedrijf op 100/120 V netspanning. Hierbij is gebleken, dat het rendement van de lamp in vergelijking tot lampen met argon in gunstige zin is gewijzigd.

Gevonden is dat het voor een vlotte (her)ontsteking van een 20 lamp volgens de uitvinding bij relatief lage dampdruk gewenst is dat in het edelgasmengsel tenminste 50 at.% krypton aanwezig is. Gebleken is namelijk dat bij lagere percentages krypton net nane de herontsteek-spanning bij lage kwikdairpdruk een te hoge waarde bereikt. Gunstige resultaten werden verkregen met een edelgasmengsel bestaande uit 75 at.% 25 krypton en 25 at,.,% argon onder een druk van 2 torr. In een voorkeurs-uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding bevat het edelgasmengsel in hoofdzaak krypton, dat wil zeggen dat het mengsel behoudens sporen van andere edelgassen uitsluitend uit krypton bestaat. Gebleken is, dat een dergelijke lanp niet alleen een onverwacht gunstig (her)ontsteek-30 gedrag bij lage kwikdampdruk en een gunstig rendement (samen met de ballast) vertoont, maar dat tevens is gebleken, dat de levensduur van de elektroden in gunstige zin wordt beïnvloed.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een tekening, waarin schematisch uitvoeringsvormen van een lagedrukkwik-35 dampontladingslamp volgens de uitvinding zijn getoond.

In de tekening toont fig- 1 in aanzicht een eerste uitvoeringsvorm van een larpp volgens de uitvinding, en toont 8005921 V _ «► PHN 9870 4 fig. 2, eveneens in aanzicht, een tweede uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding.

Pig. 3 toont een grafiek van het verloop van de ontsteek-spanning respektievelijk herontsteekspanning als funktie van de kwik-5 dampdruk in het ontladingsvat van een lamp volgens fig. 1.

De lamp volgens fig. 1 bevat een glazen, aan één zijde enigszins bolbormig afgesloten cilindervormige lampomhulling 1. Binnen deze lanpomhulling bevindt zich een vakuumdicht afgesloten buisvormig ontladingsvat 2, aan de uiteinden waarvan de elektroden 3 en 4 staan opge-10 steld. Tussen deze elektroden wordt tijdens het bedrijf van de lamp een ontlading onderhouden. Het buisvormige ontladingsvat is op een drietal plaatsen U-vormig opgevouwen* Tussen de gebogen delen (2a, 2b en 2c) bevinden zich een viertal gestrekte delen 2d tot en net 2g. Het buisvormige ontladingsvat heeft daarbij de vorm van een haak. Een dergelijk.

15 ontladingsvat is glastecbnisch relatief eenvoudig te vervaardigen, cndat tussen de gebogen delen over een voldoende lengte gestrekte delen aanwezig zijn.

Op de binnenwand van het ontladingsvat bevindt zich een lumi-nescerende laag 5, die de in de ontlading opgewekte ultraviolette 20 straling omzet in zichtbaar licht. De binnenwand van de laitpomhulling is voorzien van een lichtverstrooiende laag fijn verdeeld titaandioxyde 6.

Aan één uiteinde van het ontladingsvat is op de wand een amalgaam 7 aanwezig ter regeling van de kwikdampdruk. Het amalgaam bestaat bijvoorbeeld uit een legering van indium, bismuth en kwik (zie bijvoorbeeld USP 25 4.157.485, PHN 8057) of uit een legering van lood, tin, bismuth en kwik (zie bijvoorbeeld USP 4.093.889, PHN 8319). Het ontladingsvat is gevuld met kwik en een edelgasmengsel met meer dan 50 at.% krypton onder een druk van 1-4 torr. De lamp is voorts voorzien van een dunwandige kunststof lampvoet 8. Hierin bevindt zich een glimlichtstarter en een induktieve 30 stabilisatie-ballast. De lampvoet is voorts voorzien van een lamphuls 9, waarmee de lamp in een houder voor gloeilampen kan worden gedraaid.

In een eerste praktische uitvoeringsvorm van deze lamp was de totale lengte van het buisvormige ontladingsvat (gemeten vanelektrode tot elektrode) ongeveer 38 cm; de inwendige diameter was circa 10 mm.

35 De inwendige diameter van de glazen omhulling 1 was circa 6,5 cm* met behulp van eenamalgaam (bestaande uit In-Bi-Hg in een verhouding in atomen van 45:49:6) werd de dampdruk over een interval van 60-110°C (temperatuur ter plaatse van het amalgaam) op een kanstante waarde van ___________ 8005921 it * . * PHN 9870 5 -3 .

circa 6x10 torr gestabiliseerd. Bij een toegevoerd vernogenaan de lamp (inklusief ballast) van 17 W (118 V, AC 60 Hz) bedroeg de lichtopbrengst circa 900 In met nagenoeg zuiver krypton onder een druk van 2.0 torr. De zich op· de binnenwand van het ontladingsvat bevindende 5 luminescerende laag bestond daarbij uit een msngsel van twee fosfor en, teweten groen luminescerend met terbium geaktiveerd ceriummagnesiumr aluminaat en rood luminescerend met driewaardig europium geaktiveerd yttriumoxyde.

Bij een tweede praktische uitvoeringsvorm van deze lamp 10 bedroeg de elektrodenafstand 34 cm en de inwendige diameter van het buisvormige ontladingsvat 10 mm. Bij toepassing van hetzelfde amalgaam, dezelfde fosforen en dezelfde netspanning (118 V, 60 Hz) bedroeg de lichtopbrengst 600 lm bij een toegevoerd vermogen aan de lamp (inklusief ballast) van 11,5 W. Het ontladingsvat was, behalve met kwik, gevuld 15 met een edelgasmengsel vrijwel uitsluitend bestaande uit krypton onder een druk van 2,5 torr.

Bij een derde uitvoeringsvorm (elektrodenafstand 42 cm, inwendige diameter 10 nm) bedroeg onder dezelfde omstandigheden als bij de hierboven genoemde lanp de lichtopbrengst 1200 lm bij een toegevoerd 20 vermogen van 25 W. Als edelgas was krypton in het ontladingsvat aanwezig onder een druk van 1,5 torr.

Bij een vierde uitvoeringsvorm (elektrodenafstand 34 cm, inwendige diameter 10 nm) bedroeg bij dezelfde fosforen en hetzelfde amalgaam als bij de bovengenoemde lampen de lichtopbrengst 900 lm bij 25 een toegevoerd vermogen (inklusief ballast) van 17,5 W (110 V). Het edelgasmengsel was samengesteld uit 75 at.% krypton en 25 at.% argon onder een druk van. 2 torr.

Bij een vijfde uitvoeringsvorm van deze lanp was een edelgasmengsel van 50 at.% krypton en 50 at.% argon (2 torr) aanwezig 30 (elektrodenafstand 32 cm, overige omstandigheden dezelfde als bij de vierde uitvoeringsvorm). De lichtopbrengst bedroeg 900 lm bij een toegevoegd vermogen van 18 W.

De lanp volgens fig. 2 is in essentie beschreven in DE-OS 2.904.864; EHN 9030). Zij bevat een ontladingsvat dat wordt begrensd 35 door de wand van een glazen bolvormig afgesloten cilindervormig dun-wandig glazen buitenlichaam 10, en een eveneens dunwandig glazen bolvormig afgesloten binnenlichaam, dat door 10 wordt omvat. Nabij hun randen zijn beide lichamen gasdicht net elkaar verbonden (nabij 11).

8005921 PHN 9870 6

In de buitenwand van het binnenlichaam. is een meandervormig verlopende groef aanwezig. De groef is zo gevormd, dat de ontladingsbaan (welke gedefinieerd wordt door de groefwand en de tegenover de groef gelegen delen van de binnenwand van het buitenlichaam) tussen de elektro-5 den qp een aantal plaatsen door opvouwen is gekromd. In de tekening is slechts êên elektrode zichtbaar, nl. elektrode 12. Slechts de wanddelen van beide lichamen, welke de ontladingsbaan definiëren zijn bedekt net eenlaag luminescerend materiaal. Deze zijn in de tekening donker weergegeven (13). De delen van het binnenlichaam gelegen tussen de groeven zijn, 10 evenals de tegenover deze delen gelegen wanddelen van het buitenlichaam, vrij van luminescerend materiaal·. Door deze "vensters" (14) kan licht, dat wordt uitgezonden In de richting van het hart van de lamp, passeren.

In het ontladingsvat van deze lamp bevindt zich kwik en een edelgasnengsel, dat in hoofdzaak krypton bevat. Nabij de verbindingsrand 11 van beide 15 lichamen is een amalgaam 15 bestaande uit kwik, indium en bismuth aanwezig. Dit amalgaam is aangebracht in een indeuking in de wand van het binnenlichaam. Het staat in verbinding net de kwikontlading, doordat tussen beide lichamen een nauwe, spieetvormige ruimte aanwezig is. Deze ruimte is echter zo gedimensioneerd, dat tussen de verschillende groef-20 delen geen kortsluiting van de ontlading optreedt.. De lamp is voorts voorzien van een dunwandige kunststof lampvoet 16 (waarin zich bijvoorbeeld een elektrische stabilisatieballast en een starter bevindt) en een edisonhuls 17, zodat de lamp geschikt is om te worden gedraaid in houders voor gloeilampen.

25 In fig. 3 is op de Y-as de (her)ontsteekspanning van een lamp volgens fig. 1 uitgezet (in willekeurige eenheden) en op de X-as de kwikdanpdruk E^ in het ontladingsvat (en de daarmee korresponderende amalgaamtenperatuur T& van een amalgaam bestaande uit indium, bismuth en kwik, samenstelling 45:49:6). Curve A geeft het gedrag weer van de 30 (her) ontsteekspanning als funktie van de kwikdanpdruk voor de genoerrde lamp met argon (3 torr) als buffergas en Curve B die van vrijwel zuiver krypton (1,5 torr) als buffergas. Uit de grafiek blijkt dat het gedrag van de (her) ontsteekspanning bij lampen met krypton (Curve B) bij een (amalgaam) temperatuur lager dan 30°C (respektievelijk Eg lager dan 35 0.6 mtorr) gunstiger is dan bij lanpen net argon (Curve A). Bij een hogere kwikdanpdruk daarentegen is het verloop van de (her) ontsteekspanning bij lanpen met argon gunstiger, doch het verschil is minder uitgesproken dan bij een lage danpdruk.

8005921 e» PHN 9870 7 A* . «

Bij toepassing in huiskamers (ongevingsteirperatuur + 20°C) is het (her) ontsteekgedrag van een lamp-met amalgaam mst edelgasmengsels volgens de uitvinding gunstiger dan een lamp met amalgaam en argon als buffergas.

5 10 15 20 25 30 35 8005921

Claims (5)

1. Lagedrukkwfkdanpontladingslanp met een vakuuirüicht afgesloten, met kwik en een edelgasraengsel gevuld ontladingsvat waarin elektroden staan opgesteld waartussen tijdens het bedrijf van de i^mp een ontlading onderhouden wordt, waarbij het ontladingsvat zo is ge- 5 vormd en bemeten, dat de ontladingsbaan op één of meer plaatsen is gekromd, waarbij in het ontladingsvat voorts een amalgaam aanwezig is ter regeling van de kwikdampdruk in het ontladingsvat, welke lamp is voorzien van een lampvoet bestand cm te warden aangesloten op een laag-frequent wisselspanningsvoedingsnet, met het kenmerk, dat het edelgas-10 mengsel tenminste 50 at.% krypton bevat onder een druk van 1 tot 4 torr.

1/- V* PHN 9870 8

2. Lagedrukkwikdairpontladingslaiip volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat het edelgasmengsel 75 at.,% krypton en 25 at.% argon bevat.

3» Lagedrukkwikdampontladingslairp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het edelgasmengsel in hoofdzaak krypton bevat. 15

4· Iagedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de lamp is bestemd cm te worden aangesloten qp een wisselspanningsvoedingsnet met een spanning van 90-130 Volt.

5. Iagedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat het ontladingsvat buisvormig is en op drie 20 plaatsen U-vormig is gebogen tot de vorm van een haak, waarbij de inwendige diameter van het ontladingsvat circa 10 mm is, waarbij het ontladingsvat is cmgeven door een omhulling. 25 30 8005921 35