NL8200042A - Elektrische lichtbron. - Google Patents

Description

* * · *

Elektrische lichtbron

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische lichtbron die beschikt over een met een gestel vacuümdicht afgesloten, lichtdoorla-tende hoofdzakelijk assymmetrische ballon, een in de ballon zich bevindend en onder invloed van een elektrische stroom lichtemitterend middel 5 en over een voet die door het gestel met het lichtemitterende middel elektrisch in verbinding staat, met de ballon is verbonden en op de buitenfitting mechanisch of elektrisch kan worden aangesloten. Volgens de uitvinding wordt een nieuwe uitvoering van lichtbronnen voorgesteld, die qua opbouw identiek zijn aan of zeer veel gelijken op de algemeen 10 bekende, conventionele gloeilampen door de identieke uitvoering van de ballon van de voet en van het gestel.

Zoals bekend hebben de conventionele lichtbronnen als lichtemitterend middel een gloeispiraal die mechanisch en elektrisch is aangesloten op het gestel en onder invloed van een elektrische stroom licht 15 emitteert. Hoewel de lichtopbrengst van deze conventionele gloeilampen zeer laag is, zijn zij heden vanwege hun reeds ingeburgerde aangename lichtkleur en kleurweergave en hun historisch algemeen uitgebreide toepassing, in grote hoeveelheid onder de in de handel verkrijgbare lichtbronnen, in het bijzonder voor de verlichting van binnenruimten ver-20 spreid.

Als nieuwe lichtbronnen zijn de hoge-druklampen met natriumdamp bekend, waarvan het lichtemitterende middel wordt gevormd door een ont-ladingsvat dat voorzien is van een vulling uit een edelgas en uit me-taaltoevoegingen, in het bijzonder natrium, cadmium en/of kwik, waarvan 5 25 de inwendige druk tijdens bedrijf nagenoeg 10 Pa bedraagt, waarbij de ballon van dit ontladingsvat is vervaardigd uit aluminiumoxide.

Deze lampen worden steeds meer in het bijzonder voor buitenverlichting, dus voor de verlichting van straten en pleinen toegepast. Het grote voordeel van deze lampen is het zeer gunstige rendement, dat wil zeggen 30 de lichtopbrengst die met betrekking tot de steeds stijgende energieprijs moet staven dat de gewenste verlichting met telkens een meer uit-. gebreide toepassing van lichtbronnen met een lage energiebehoefte zou kunnen worden bereikt. Hun nadeel is de kleurweergave die niet voldoende goed is. De lichtkleur van de hoge-druklampen is witgeel, die bij 35 straatverlichting aan de eisen voldoet maar met betrekking tot eisen voor de verlichting van binnenruimten, daaraan niet voldoet. Voor zulke doeleinden zou een lamp met een rijkere kleurweergave geschikt zijn, in het bijzonder indien deze lamp vanwege energiebesparingsdoeleinden 8200042

? X

2 voor het vervangen van de conventionele gloeilampen zou worden toegepast, waarvan de correcte kleurweergave reeds een gewone zaak is. Een ander probleem bestaat daarin dat het ontladingsvat van de tot nu toe bekende hoge-druklampen te lang is. De betrekkelijk dunne, echter lange 5 buis uit keramisch aluminiumoxidemateriaal of saffier is aan beide einden door afdichtingselementen hermetisch afgesloten. Aan het einde van deze buizen zijn elektroden aangebracht, die via de afsluitelementen door hermetische afdichting op stroomdoorvoerleidingen zijn aangesloten, die tot in de binnenruimte van het ontladingsvat naar binnen wor-10 den gevoerd. In het geval van een op zichzelf bekende hoge-druklamp van 70 W bedraagt de lengte van de buis 58 mm en zijn binnendiameter 3,5 mm, d.w.z. de verhouding van de binnendiameter tot de lengte is 16,5. Men kan gemakkelijk inzien dat lichtbronnen met zulk een geometrie en in het bijzonder met zulk een lengte niet kunnen worden aange-15 past aan de gebruikelijke gloeilampen vanwege hun uitwendige afmetingen en vanwege de toegepaste bestanddelen en ook vanwege de constructie. De aanpassingsmogelijkheid is vanwege de overige eigenschappen van de op zichzelf bekende dunne en lange ontladingsvaten, en wel vanwege de verschillende bedrijfs- en fysische eigenschappen bijzonder moeilijk. Deze 20 moeilijkheden komen in het bijzonder op de voorgrond wanneer men de op zichzelf bekende ontladingsvaten in hoge-druklampen toepast voor verlichtingen van binnenruimten resp. voor het uitvoeren van algemene ver-lichtingstaken wil toepassen. In dit geval worden deze lampen voor het bereiken van een gunstigere kleurweergave bij een zekere overbelasting 25 van het ontladingsvat bedreven, resp. de ontladingsvaten worden in vergelijking tot de gewone bedrijfsdruk op een hogere druk gedimensioneerd.

De inwendige druk van de hoge-druklampen wordt voor het witmaken van de gele kleur tot een grotere waarde verhoogd. De verhoging van de 30 druk veroorzaakt echter moeilijkheden in het opnieuw ontsteken. (Bij de voeding met wisselstroom houdt de ontlading aan het einde van de halve periode steeds op en aan het begin van de volgende halve periode moet de ontlading weer tot stand komen.) De hoge druk veroorzaakt een moeilijkheid bij het opnieuw ontsteken, die nog wordt versterkt, doordat 35 het vanwege de ontlading geïoniseerde gas onder invloed van de warmte-effecten de neiging vertoont tot een recombinatievorming, dat wil zeggen tot neutralisatie. Om deze moeilijkheden te vermijden werd voorgesteld om de diameter te vergroten, met het gevolg dat in het gas het opgewekte licht in grotere mate wordt geabsorbeerd, waardoor de met 40 de ballon van het ontladingsvat gepaardgaande problemen (vervaardiging, 82 0 0.0 4 2 3 hermetische afsluiting) nog moeilijker worden. De overbelasting van het. ontladingsvat veroorzaakt de stijging van de bedrijfstemperatuur die hij de gegeven druk de betrouwbaarheid van de afdichting van het ontladingsvat nog vermindert.

5 De uitvinding heeft ten doel voor de vervanging van de conventio nele algemene gloeilampen resp. de uitwisselingsmogelijkheid van deze lampen te voorzien in een elektrische lichtbron die qua uitvoering eenvoudig en energie-besparend is, d.w.z. een verhoogde lichtopbrengst heeft en die met betrekking tot de kleurweergave en overige optische 10 parameters gelijkwaardig is aan de conventionele gloeilampen en vooral kan worden vervaardigd door de gebruikelijke gloeilampentechnologie en door hun inrichtingen.

De basisgedachte van de uitvinding berust op de onverwachte kennis dat indien de lengte van de buis van het ontladingsvat met betrekking 15 tot de diameter van dit ontladingsvat belangrijk korter wordt genomen en tegelijkertijd een ontladingsvat met betrekkelijk kleine binnendia-meter wordt gekozen, een elektrische lichtbron tot stand kan worden gebracht, die ondanks een verhoogde druk en noodzakelijke overbelasting van het ontladingsvat niet slechts het geschikte licht kan opwekken 20 (aangezien vanwege de geringe afstand tussen het plasma van de ontlading en de buiswand de absorptie van het opgewekte licht minimaal is), maar in vergelijking tot de op zichzelf bekende constructies het volgens de uitvinding vervaardigde ontladingsvat gemakkelijker kan worden geproduceerd, waarbij echter een belangrijk hogere betrouwbaarheid 25 wordt bereikt. Gevonden werd dat de lengte van de buizen ten hoogste negenmaal zo groot mag zijn oni de gewenste gunstige werkingen te bereiken.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een elektrische lichtbron die voorzien is van een ballon die met een gestel vacuümdicht is 30 afgesloten en die is vervaardigd uit een lichtdoorlatend materiaal met een hoofdzakelijk assymmetrische vorm, van een in de ballon aangebracht en onder invloed van een elektrische stroom lichtemitterend middel, alsmede van een via het gestel met het llchtemitterende middel elektrisch verbonden voet die mechanisch en elektrisch is aangesloten op 35 een uitwendige fitting die met de ballon is verbonden. Volgens de uitvinding zijn aan het gestel metaalachtige elektrisch geleidende steunen aangebracht, waarbij op de uiteinden daarvan als lichtemitterend middel een ontladingsvat elektrisch en mechanisch is aangesloten, dat hoofdzakelijk buisvormig is en dat een edelgas en een vulstof, in het bijzon-40 der natrium, cadmium en/of kwik bevat.

8200042 4

De lichtbron volgens de uitvinding kan worden vervaardigd in bekende machinereeksen die lampen produceren en kan automatisch worden gemonteerd. De lichtbron bevat hoofdzakelijk bestanddelen van een karakter zoals de gloeilampen bezitten met uitzondering van de gloeispi-5 raai in plaats waarvan een ontladingsvat van geschikte afmetingen is aangebracht.

Met betrekking tot de vervaardiging is van bijzonder groot belang dat de lengte van het ontladingsvat van de lichtbron kleiner kan worden gekozen dan de grootste afmeting tussen de voet en het ontladingsvat in 10 horizontale richting ten opzichte van de symmetrie-as van de lamp.

Bij de lichtbron volgens de uitvinding is de grootste inwendige diameter van de buis van het ontladingsvat die is vervaardigd uit een keramisch aluminiumoxidemateriaal of uit saffier, bij voorkeur niet groter dan 5,5 mm. Op deze wijze kunnen elektrische lichtbronnen worden 15 vervaardigd met een energie-opname van ten hoogste 100 W, waarbij de grootste diameter van de ballon 70 mm bedraagt. Een ander voordeel is dat men met zulke geometrische afmetingen de buizen van het ontladingsvat met zeer geringe geometrische toleranties kan produceren, hetgeen met betrekking tot de hermetische afsluiting ook zeer gunstig is. Door 20 het verzekeren van de genoemde gunstige afsluiting is de lichtbron bij een hoge bedrijfsdruk en overbelasting zeer betrouwbaar en heeft een lenge levensduur. Bij het ontladingsvat van de lichtbron volgens de uitvinding is de afstand van de elektrodenpunten tot de einden van het ontladingsvat 5...10 mm afhankelijk van de betreffende vermogens. Op 25 deze wijze kan uit de verhouding van de lengte en van de diameter van de buis een verband worden opgesteld, resp. er kan een verband tussen de lengte van de tussen de punten van de elektroden optredende boog en de binnendiameter van de buis worden bepaald.

De elektrische lichtbronnen volgens de uitvinding kunnen - op ana-30 loge wijze aan de algemene verlichtingsgloeilampen waarvan de toepassing door de lichtbron volgens de uitvinding wordt bereikt - steeds overeenkosmtig de gewenste toepassingsgebieden op geschikte wijze worden uitgevoerd. Aldus kunnen de lichtbronnen met gematteerde, gekleurde ballon worden uitgevoerd, die eventueel is voorzien van een bekleding 35 die een selectief stralingsspectrum doorlaat, en die in het bijzonder licht en/of warmte terugstraalt.

Voor het bedrijf van gasontladingslampen is zoals bekend de toepassing nodig van stroombegrenzende, eventueel ontstekingsimpulsen afgevende, respectievelijk de ontsteking bevorderende voorschakelinrich-40 tingen. Volgens de uitvinding kunnen voordelige uitvoeringsvormen van 8200042 ·«?. ·κ 5 de elektrische lichtbron volgens de uitvinding als zogenaamde compacte lampen zodanig worden uitgevoerd, dat de lampen stroombegrenzende eenheden, hebben, die aan het halsdeel van de ballon en/of aan de lampvoet kunnen worden aangepast, bij voorkeur de vorm van een omwentelingsli-5 chaam hebben, met de lamp zijn samengebouwd of daarop aanpasbaar zijn en elektrisch daarop kunnen worden aangesloten en die eventueel ont-steekimpulsen afgevende voorschakelorganen vormen. De voorschakelin-richting kan een met halfgeleiders uitgevoerde hoogfrequentomzetter bevatten, waarbij ten minste enige schakelelementen resp. constructie-10 elementen in de lampvoet kunnen worden aangebracht.

De uitvinding zal hierna aan de hand van de tekening nader worden toegelicht. In de tekening toont: fig. 1 het schema van een elektrische lichtbron volgens de uitvinding met een peervormige ballon; 15 fig. 2 het schema van een lichtbron volgens de uitvinding met een paddestoelvormige ballon die ten minste bij gloeilampen met een vulling van crypton-gas wordt toegepast; fig. 3 het schema van de lichtbron volgens de uitvinding in een montagefase daarvan, in het bijzonder in de beginfase van het insolde- 20 ren en met de relatieve stand van de onderdelen; en \ fig. 4 het schema van een elektrische lichtbron volgens de uitvinding zonder voet en na het insolderen en uitpompen.

De elektrische lichtbron volgens de uitvinding kan worden vervaardigd met een bij de vervaardiging van gloeilampen gebruikelijke ballon, 25 dus bijvoorbeeld met een peervormige, d.w.z. van een kogelvormig koe-peldeel voorziene ballon (zie fig. 1) of met een paddestoelvormige ballon (zie fig. 2) die meestal voor gloeilampen met crypton-gasvulling wordt toegepast.

Aan een lampvoet 3 die eventueel met een schroefdraad is uitge-30 voerd, wordt in het algemeen een omwentelingslichaamvormige, uit glas vervaardigde ballon 1 aangepast, waarin op op zichzelf bekende wijze een gestel 2 wordt ingesoldeerd. Op het gestel 2 is mechanisch en elektrisch een ontladingsvat 4 aangesloten. In het gestel 2 worden op op zichzelf bekende wijze de steunen 5 en 6 met hermetische doorvoer lnge-35 bouwd, waarbij op hun uiteinden die zich in de binnenruimte van de ballon 1 bevinden, door stroomdoorvoerleidingen 43, 44 die elektrisch zijn verbonden met de pijpklemmen 41, 42, het ontladingsvat 4 aangesloten.

De pijpklemmen 41, 42 omgeven het buisvormige deel van het ontladingsvat 4, dat in horizontale richting in de ballon 1 resp. langs de leng-40 tehartlijn van de gehele lamp is aangebracht.

8200042 6

De steunen 5 en 6 moeten in vergelijking tot die van de gebruikelijke gloeilampen uit dikker en sterker materiaal worden vervaardigd.

Volgens een gerealiseerde uitvoeringsvorm van de uitvinding is het ontladingsvat vervaardigd uit een keramische aluminiumoxidebuis of uit 5 een saffier-buis, waarvan de binnendiameter 3,5 mm en de lengte 24 mm bedragen. De stroomleidingen 43, 44 met hun uit de einden van de ballon 1 uitstekende delen, resp·. met hun wezenlijk horizontale voor de bevestiging van de steunen 5 en 6 dienende, uitgebogen delen vormen de maximale afmeting h (zie fig. 3) van het gestel 2, die in dwarsrichting op 10 de lengtehartlijn van de lamp 31 mm bedraagt. Op deze wijze kan het gestel 2 in de ballon B van een gewone gloeilamp van 40 W - als tussen-handeling van de vervaardiging resp. van de samenstelling van de gebruikelijke lampen, en wel voor de zogenaamde insoldeerhandeling wanneer door verwarming tijdens de verdraaiing van de lamp de lasbewer-15 kingen worden uitgevoerd -, in het in fig, 3 getoonde gebied zonder moeilijkheden worden ingebracht, aangezien de geringste binnendiameter d van de ballon B in het gegeven geval 32 mm is. In overeenstemming met de technologie die gebruikelijk is voor machinestraten waarin gebruikelijke lampen worden vervaardigd, wordt na het lassen de binnen-20 ruimte van de buitenballon 1 afgezogen en eventueel wordt deze binnenruimte met een inert vulgas via een zuigbuis E gevuld. Na het insolderen van de zuigbuis E ontstaat een in fig. 4 getoond tussenprodukt dat op dezelfde bekende wijze kan worden voorzien van een lampvoet 3. Aldus kan de lichtbron volgens de uitvinding worden vervaardigd. Aan de ein-25 den van de keramische buis uit aluminiumoxide dat als voorbeeld werd vervaardigd met een lengte van 24 mm en een inwendige diameter van 3,5 mm, worden de elektroden met een onderlinge afstand van 16 mm aangebracht. Het ontladingsvat 4 wordt gevuld met xenon en een legering van natrium en cadmium die 8% natrium bevat. De elektrische lichtbron 30 die volgens de hierboven gegeven toelichtingen is vervaardigd, bezit een energie-opname van 35 W, waarbij de lichtstroom 2300 lumen is. Dit betekent een viervoudige lichtopbrengst in vergelijking tot soortgelijke gloeilampen van 40 W voor een algemene verlichtlngstoepassing.

Door het handhaven van de hierboven beschreven opbouw van de lamp 35 volgens de uitvinding zijn uitsluitend door vermindering van de elek-trode-afstand in het ontladingsvat 4 tot 12 mm lichtbronnen als uitvoeringsvormen vervaardigd, die bij een enigszins verhoogde energie-opname praktisch wit licht kunnen uitstralen.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de beschreven uitvoerings-40 vormen. In het kader van de uitvinding zijn diverse varianten mogelijk, 8200042

* V

7 waarbij de afmetingen van het ontladingsvat, de soort en wijze van de afsluiting en afdichting, de soort en wijze van de stroomdoorvoer, de vulling, de bevestiging en de vervaardiging van de ballon, het voetty-pe, het energieverbruik, de optische en elektriusche parameters mogen 5 afwijken.

8200042

Claims (9)

1. Elektrische lichtbron die voorzien is van een ballon die met 5 een gestel vacuümdicht is afgesloten, licht doorlaat en hoofdzakelijk assymmetrisch uitgevoerd, van een in de ballon aangebracht en onder invloed van een elektrische stroom lichtemitterend middel en van een lampvoet die via het gestel elektrisch is verbonden met het lichtemit-terende middel en die mechanisch en elektrisch kan worden aangesloten 10 op een uitwendige fitting die met de ballon een eenheid vormt, met het kenmerk, dat aan het gestel (2) metallische stroomgeleidende steunen (5, 6) zijn aangebracht en dat op de uiteinden daarvan als lichtemitterend middel een ontladingsvat (4) elektrisch en mechanisch is aangesloten, dat hoofdzakelijk buisvormig is en dat een edelgas en een vulstof 15 bevat, in het bijzonder natrium, cadmium en/of kwik.

2. Lichtbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lengte van het buisvormige ontladingsvat (4) ten hoogste het negenvoudige is van de inwendige diameter.

3. Lichtbron volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het 20 ontladingsvat (4) in het symmetrievlak van de ballon (1) of loodrecht daarop is aangebracht.

4. Elektrische lichtbron volgens êën van de conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat de lengte van het ontladingsvat (4) kleiner is dan de op de symmetrie-as loodrechte grootste afmeting van de ballon 25 (1) in de ruimte tussen de voet (3) en het ontladingsvat (4).

5. Elektrische lichtbron volgens één van de conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat ten minste aan een gedeelte van het vlak van de ballon (1) een gematteerde en/of gekleurde bekleding aanwezig is, die eventueel het licht van het ontladingsvat (4) selectief door- 30 laat.

6. Elektrische lichtbron volgens êën van de conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat een gedeelte van het vlak van de ballon (1) is voorzien van een lichtdoorlatende en/of warmteterugstralende bekleding.

7. Elektrische lichtbron volgens êén van de conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat een voorschakelinrichting aanwezig is, die met de voet (3) is verbonden, bij voorkeur ten minste ten dele in de voet (3) is aangebracht, bij voorkeur de vorm heeft van een omwentelingslichaam, de stroom begrenst en die eventueel ook ontsteekimpulsen 40 afgeeft. 8200042

8. Elektrische lichtbron vokgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de voorschakelinrichting voorzien is van een hoogfrequente omzetter.

9. Elektrische lichtbron volgens één van de conclusies 1 tot en met 8, met het kenmerk, dat de maximale afmeting van de ballon (1) ten 5 hoogste 70 mm is, de elektrische vermogenopname ten hoogste 100 W en de grootste inwendige diameter van het ontladingsvat (4) ten hoogste 5,5 mm is. sansatatax * 8200042