DE9202638U1 - Low pressure discharge lamp - Google Patents
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Description
Patent-Treuhand-GeSeilschaftPatent Trust Partnership
für elektrische Glühlampen mbH., Münchenfor electric light bulbs mbH., Munich
Die Erfindung betrifft eine Niederdruckentladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a low-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Lampe ist beispielsweise aus der FR-PS 1 152 572 bekannt. Bei dieser Lampe handelt es sich um eine Leuchtstofflampe mit sogenannten kaltstartfähigen Elektroden. Die Elektroden bestehen hier aus jeweils einer dreifach gewendelten, mit einem Elektronenemitter versehenen Elektrodenwendel, die jeweils von einem an seinen Enden offenen Metallzylinder umhüllt werden. Außerdem besitzen die Elektrodenwendeln neben einer Stromzuführung noch jeweils eine Rückführung, die es ermöglicht, den Elektronenemitter auf den Wendeln mittels eines Heizstromes durch die Elektrodenwendel zu formieren.Such a lamp is known, for example, from FR-PS 1 152 572. This lamp is a fluorescent lamp with so-called cold-start electrodes. The electrodes here consist of a triple-coiled electrode coil provided with an electron emitter, each of which is surrounded by a metal cylinder open at its ends. In addition to a power supply, the electrode coils also have a return line, which makes it possible to form the electron emitter on the coils using a heating current through the electrode coil.
Dieses Elektrodensystem hat den Nachteil, daß es keinen definierten Ansatzpunkt für den Entladungsbogen gewährleisten kann, so daß eine Leuchtstofflampe mit einem derartigen Elektrodensystem zum Flackern neigen wird. Anstatt an der Elektrodenwendel kann der Entladungsbogen beispielsweise auch an der Rückführung oder an der Stromzuführung unterhalb der Wendel ansetzen. Außerdem kann der offene Metallzylinder eine Schwärzung des Lampenkolbens nicht im gewünschten Maße unterdrücken.This electrode system has the disadvantage that it cannot guarantee a defined starting point for the discharge arc, so that a fluorescent lamp with such an electrode system will tend to flicker. Instead of starting at the electrode coil, the discharge arc can also start at the return line or at the power supply below the coil. In addition, the open metal cylinder cannot suppress blackening of the lamp bulb to the desired extent.
Nachteilig wirkt sich auch die Verwendung einer Tripelwendel anstelle einer Einfachwendel aus. Da die Tripelwendel eine höhere Wärmekapazität als eine ver-The use of a triple helix instead of a single helix also has a disadvantage. Since the triple helix has a higher heat capacity than a
gleichbare Einfachwendel besitzt, wird der Übergang von der für die Elektroden schädlichen Glimmentladung
in die Bogenentladung bei Verwendung einer Tripelwendel verzögert.
5has a comparable single coil, the transition from the glow discharge, which is harmful to the electrodes, to the arc discharge is delayed when a triple coil is used.
5
In der US-PS 3 883 764 ist eine Niederdruckentladungslampe offenbart, die als UV-Strahler arbeitet und ebenfalls zwei kaltstartfähige Elektroden besitzt. Die Elektroden bestehen hier aus jeweils einer mit einem Elektronenemitter versehenen Elektrodenwendel, die von einem offenen Metallzylinder umhüllt wird. Neben einer Stromzuführung zur Energieversorgung weisen die Elektrodenwendeln auch eine Rückführung auf, die es ermöglicht, den Elektronenemitter auf den Wendein mittels eines Heizstromes durch die Elektrodenwendeln zu formieren. Die Rückführung verläuft entlang der Innenwand des Metallzylinders und ist am entladungsseitigen Ende der axial angeordneten Elektrodenwendel mit dieser verschweißt. Dieser Schweißpunkt wirkt sich nachteilig aus, weil er anstelle der Elektrodenwendeln den bevorzugten Ansatzpunkt für den Entladungsbogen bilden wird, was zu einem frühzeitigen Ausfall der Elektrode führen kann. Außerdem kann der offene Metallzylinder eine Schwärzung des Lampenkolbens durch absputterndes Emittermaterial nicht im gewünschten Maße verhindern. Das in der US-PS 3 883 764 offenbarte Elektrodensystem ist auch aufgrund seiner relativ großen Abmessungen für kompakte Niederdruckentladungslampen ungeeignet. US-PS 3,883,764 discloses a low-pressure discharge lamp that works as a UV lamp and also has two cold-startable electrodes. The electrodes here each consist of an electrode coil provided with an electron emitter, which is enclosed in an open metal cylinder. In addition to a power supply, the electrode coils also have a return line, which makes it possible to form the electron emitter on the coil by means of a heating current through the electrode coils. The return line runs along the inner wall of the metal cylinder and is welded to the axially arranged electrode coil at the discharge-side end. This welding point has a disadvantageous effect because it will form the preferred starting point for the discharge arc instead of the electrode coils, which can lead to premature failure of the electrode. In addition, the open metal cylinder cannot prevent blackening of the lamp bulb due to sputtering emitter material to the desired extent. The electrode system disclosed in US Pat. No. 3,883,764 is also unsuitable for compact low-pressure discharge lamps due to its relatively large dimensions.
Aus der CH-PS 449 117 sind sogenannte Becherelektroden bekannt. Sie bestehen aus einem becherartigen Elektrodengefäß, in welchem ein Elektronenemitter an-So-called cup electrodes are known from CH-PS 449 117. They consist of a cup-like electrode vessel in which an electron emitter is
■*■ ,3 *■*■*■ ,3 *■*
geordnet ist.is ordered.
Diese Elektroden besitzen keine Elektrodenwendel und können einen stabilen Entladungsbogenansatz nicht imThese electrodes do not have an electrode coil and cannot form a stable discharge arc in the
gewünschten Maße gewährleisten. 5desired dimensions. 5
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Niederdruckentladungslampe mit verbesserten kaltstartfähigen Elektroden und verminderter LampenkolbenschwärzungThe object of the invention is to provide a low-pressure discharge lamp with improved cold-startable electrodes and reduced lamp bulb blackening
bereitzustellen.
10to provide.
10
Diese Aufgabe wird erfindungsgefäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der ErfindungThis object is achieved by the inventive vessel through the characterizing features of claim 1. Particularly advantageous embodiments of the invention
sind in den Unteransprüchen beschrieben. 15are described in the subclaims. 15
Die Elektroden der erfindungsgemäßen Niederdruckentladungslampe bestehen jeweils aus einer Elektrodenwendel, die axial in einem Metallzylinder angeordnet ist.The electrodes of the low-pressure discharge lamp according to the invention each consist of an electrode coil which is arranged axially in a metal cylinder .
Die Metallzylinder sind an einem Ende verschlossen, so daß sie einen besseren Schutz vor einer Schwärzung des Lampenkolbens bieten als die Elektrodenabschirmungen im zitierten Stand der Technik. Vorteilhafterweise ist dieses verschlossene Ende der Metallzylinder zugequetscht, wobei die Stromzuführung für die Elektrodenwendel in dieser Quetschung eingeklemmt ist und dadurch den Metallzylinder haltert.The metal cylinders are closed at one end, so that they offer better protection against blackening of the lamp bulb than the electrode shields in the cited prior art. Advantageously, this closed end of the metal cylinder is crimped shut, with the power supply for the electrode coil being clamped in this crimp and thus holding the metal cylinder.
Versuche haben gezeigt, daß sich die Kolbenschwärzung im Elektrodenbereich noch weiter reduzieren läßt, wenn das offene Ende der Metallzylinder zusätzlich mit einer Abdeckung, die eine zentrale Öffnung für den Entladungsstrom besitzt, versehen wird.Tests have shown that the blackening of the bulb in the electrode area can be further reduced if the open end of the metal cylinder is additionally provided with a cover that has a central opening for the discharge current.
Die Elektrodenwendel ist vorzugsweise nur einfach gewendelt und besitzt eine geringe Wärmekapazität, so daß sie sich durch den Entladungsstrom relativ schnell aufheizt und die thermische Elektronenemission einsetzt. Dadurch verkürzt sich die Übergangsphase von der für die Elektroden schädlichen Glimmentladung in die Bogenentladung und außerdem wird das Absputtern von Wendelmaterial erheblich reduziert. Ferner gewährleisten die erfindungsgemäßen Elektroden, daß der Entladungsbogen bevorzugt an den aufgeheizten Elektrodenwendeln ansetzt.The electrode coil is preferably only single-coiled and has a low heat capacity, so that it heats up relatively quickly due to the discharge current and thermal electron emission begins. This shortens the transition phase from the glow discharge, which is harmful to the electrodes, to the arc discharge and also significantly reduces the sputtering of coil material. Furthermore, the electrodes according to the invention ensure that the discharge arc preferentially starts at the heated electrode coils.
Die Elektrodenwendeln bestehen vorteilhaft aus Tantal oder Niob, an denen das Emittermaterial (Bariumperoxid, Bariumtantalat oder ein anderer Standardleuchtstofflampenemitter) besser haftet als an einer Wolframwendel. Da das Formieren des Elektronenemitters nicht mittels direktem Stromdurchgang durch die Elektrodenwendel, sondern vorzugsweise durch induktives, hochfrequentes Aufheizen der Wendel erfolgt, genügt eine einzige, gemeinsame Stromzuführung für die Elektrodenwendel und ihren sie umgebenden Metallzylinder. Weitere Rückführungen, die, wie beim zitierten Stand der Technik beschrieben, den Entladungsbogenansatz beeinflussen können, sind überflüssig.The electrode coils are preferably made of tantalum or niobium, to which the emitter material (barium peroxide, barium tantalate or another standard fluorescent lamp emitter) adheres better than to a tungsten coil. Since the formation of the electron emitter is not carried out by direct current flow through the electrode coil, but preferably by inductive, high-frequency heating of the coil, a single, common current supply is sufficient for the electrode coil and the metal cylinder surrounding it. Further feedback, which, as described in the cited prior art, can influence the discharge arc onset, is superfluous.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using two particularly preferred embodiments. They show:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrode für eine Niederdruckentladungslampe entsprechend eines ersten AusführungsbeispielsFigure 1 is a schematic representation of an electrode according to the invention for a low-pressure discharge lamp according to a first embodiment
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrode für eine Niederdruckentladungslampe entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispiels. 5Figure 2 shows a schematic representation of an electrode according to the invention for a low-pressure discharge lamp according to a second embodiment. 5
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode für eine stabförmige Leuchtstofflampe mit einer Leistungsaufnahme von ca. 18 W. Die Elektrode besteht aus einem Niobzylinder 1 mit einem offenen 1a und einem geschlossenen 1b Ende. Im Bereich des offenen Endes 1a weist der Niobzylinder 1 eine nahezu kreiszylindrische Form mit einem Durchmesser von ungefähr 3,3 mm auf. Seine Wandstärke beträgt ca. 0,1 mm und seine Tiefe etwa 3 mm.Figure 1 shows a schematic cross section through an electrode according to the invention for a rod-shaped fluorescent lamp with a power consumption of approximately 18 W. The electrode consists of a niobium cylinder 1 with an open end 1a and a closed end 1b. In the area of the open end 1a, the niobium cylinder 1 has an almost circular cylindrical shape with a diameter of approximately 3.3 mm. Its wall thickness is approximately 0.1 mm and its depth approximately 3 mm.
Innerhalb des Niobzylinders 1 ist eine einfach gewendelte
Elektrodenwendel 2 aus Tantal axialsymmetrisch angeordnet, die von einer Stromzuführung 3 mit elektrischer
Energie versorgt wird.
Das geschlossene Ende 1b des Niobzylinders 1 entsteht durch Zusammenquetschen seiner Seitenwände. Dabei wird
die Stromzuführung 3 zwischen den Wänden des Niobzylinders
1 eingeklemmt und dient somit auch als Haltestift für den Niobzylinder 1. Durch den Quetschvorgang
wird die kreiszylindrische Form des Niobzylinders 1 im Bereich des geschlossenen Endes 1b natürlich
aufgehoben.Within the niobium cylinder 1, a single-coiled electrode coil 2 made of tantalum is arranged axially symmetrically, which is supplied with electrical energy by a power supply 3.
The closed end 1b of the niobium cylinder 1 is created by squeezing its side walls together. The power supply 3 is clamped between the walls of the niobium cylinder 1 and thus also serves as a holding pin for the niobium cylinder 1. The squeezing process naturally eliminates the circular cylindrical shape of the niobium cylinder 1 in the area of the closed end 1b.
Die Elektrodenwendel 2 und ihre Stromzuführung 3 sind vorzugsweise einteilig ausgeführt. Als Elektronenemitter 4 für die Elektrodenwendel 2 dient Bariumperoxid, das mittels induktivem, hochfrequentem Heizen der Elektrodenwendel 2 formiert wird. Das Einschmelzen der Elektroden in den Lampenkolben erfolgt -vor dem Formieren des Emitters 4- auf üb-The electrode coil 2 and its power supply 3 are preferably designed as one piece. Barium peroxide serves as the electron emitter 4 for the electrode coil 2, which is formed by means of inductive, high-frequency heating of the electrode coil 2. The melting of the electrodes in the lamp bulb takes place - before the emitter 4 is formed - on
liehe Weise und soll daher hier nicht näher erläutert werden.way and will therefore not be explained in more detail here.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Die Elektrode des zweiten Ausführungsbeispiels ist nahezu identisch mit dem des ersten. Sie besitzt allerdings zusätzlich eine Abdeckung 5 aus einem dünnen Eisenblech, die das offene Ende 1a des Niobzylinders 1 abdeckt.Figure 2 shows a schematic cross section through an electrode according to the invention in accordance with a second embodiment. The electrode of the second embodiment is almost identical to that of the first. However, it also has a cover 5 made of a thin iron sheet, which covers the open end 1a of the niobium cylinder 1.
Diese Abdeckung 5 weist eine zentrale Öffnung 6 auf, durch welche der an der Elektrodenwendel 2 ansetzende Entladungsbogen hindurchgreifen kann. In allen weiteren Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein.This cover 5 has a central opening 6 through which the discharge arc starting at the electrode coil 2 can pass. In all other details, the two embodiments are identical.
Die Erfindung beschränkt sich allerdings nicht auf die beiden geschilderten Ausführungsbeispiele. So können beispielsweise die Elektrodenwendeln auch aus Niob, Wolfram oder Molybdän bestehen. Als Elektronenemitter kommen auch Bariumkarbonat, Bariumtantalat, Bariumniobat oder ein anderer Standardemitter in Frage. Das Formieren des Emittermaterials kann beispielsweise auch durch Aufheizen der Elektrodenwendeln mittels eines Lasers oder durch den Entladungstrom erfolgen. Außerdem können die Elektrodenbecher auch aus Molybdän oder einem anderen Metall gefertigt werden. Die Abmessungen der Metallzylinder sind nicht kritisch. Sie können beispielsweise auch eine Tiefe von ca. 5 mm und eine Wandstärke von ungefähr 0,3 mm aufweisen.However, the invention is not limited to the two embodiments described. For example, the electrode coils can also be made of niobium, tungsten or molybdenum. Barium carbonate, barium tantalate, barium niobate or another standard emitter can also be used as electron emitters. The emitter material can also be formed, for example, by heating the electrode coils using a laser or by the discharge current. In addition, the electrode cups can also be made of molybdenum or another metal. The dimensions of the metal cylinders are not critical. They can, for example, have a depth of approx. 5 mm and a wall thickness of approximately 0.3 mm.
Ferner müssen die Stromzuführung und das ungewendelteFurthermore, the power supply and the uncoiled
Ende der Elektrodenwendel nicht unbedingt im Boden des zugehörigen Metallzylinders eingequetscht sein, wie es im bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die Stromzuführung mit der Elektrodenwendel kann beispielsweise auch mittels eines Schweißpunktes mit dem verschlossenen Ende des Metallzylinders verbunden sein. Außerdem müssen Stromzuführung und Elektrodenwendel nicht einteilig ausgeführt sein, sondern können ebenfalls durch einen Schweißpunkt miteinander verbunden sein.The end of the electrode coil does not necessarily have to be squeezed into the bottom of the associated metal cylinder, as described in the preferred embodiment. The power supply with the electrode coil can also be connected to the closed end of the metal cylinder by means of a welding point, for example. In addition, the power supply and electrode coil do not have to be made as one piece, but can also be connected to one another by means of a welding point.
Claims (7)
15- each metal cylinder (1) and the electrode coil (2) located therein have a single, common power supply (3) which carries the electrode coil (2) and its metal cylinder (1).
15
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