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Die
Erfindung bezieht sich auf Beleuchtungsvorrichtungen und betrifft
insbesondere eine Cold-Spot-Einrichtung einer Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe
(DLLPMV).
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Es
ist allgemein bekannt, dass die Leuchtwirkung einer DLLMPV im Entladungsbereich
erfolgt. Das elektronische Energieniveau der Hg-Atome wird übertragen,
so dass sich ultraviolette Strahlen radial ausbreiten, und dann
wird das fluoreszierende Pulver in der Röhre angeregt, sichtbares Licht
abzustrahlen. Je stärker
die ultraviolette Lampe ist, desto größer ist der Lichtstrom. Die
Intensität
der ultravioletten Lampe ist abhängig
von der Dichte der Hg-Atome, das heißt, sie steht in Bezug zu dem
Druck des Quecksilberdampfes. Für
eine Lampenröhre
a mit einer bestimmten Struktur und Leistung liegt ein optimaler Wert
zwischen dem Quecksilberdampf-Druckwert und
dem Lichtstrom-Wert der Lampe vor. Deshalb ist es kritisch, den
Druck des Quecksilberdampfes so zu steuern, dass dieser im optimalen
Druckbereich liegt.
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Der
Druck des Quecksilberdampfes in der Lampenröhre korrespondiert mit dem
kältesten
Punkt (allgemein als Cold-Spot bezeichnet) der Lampe im Betrieb.
Um den optimalen Lichtstrom zu erreichen, müssen deshalb Maßnahmen
getroffen werden, um die Temperatur der Kaltstelle zu vermindern.
Die auf dem Markt erhältlichen
EC-Lampen, insbesondere solche mit Abdeckungen und solche mit einer
großen Oberflächenleistung,
haben üblicherweise
sehr hohe Cold-Spot-Temperaturen. Zum Beispiel beträgt die Cold-Spot-Temperatur
der 20W EC-Lampe mit einer Abdeckung etwa 123°. Die auf der Welt im Allgemeinen übernommenen
Verfahren, um die Cold-Spot-Temperatur zu vermindern, bestehen darin,
das Ausströmrohr
der Lampenröhre
zu verlängern,
um ein Kaltstelle zu bilden. Wie in Fig. der Zeichnungen dargestellt
ist, wird dem Ausströmloch 18 ein
zusätzlicher
Abschnitt 14 des Ausströmrohres hinzu
gefügt,
das durch die gegenwärtig
verfügbare Technologie
hergestellt ist, wobei 10 die an dem Kaltstelle angeordnete
Quecksilberlegierung ist.
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Wenn
diese Cold-Spot-Einrichtung der integrierten EC-Lampe mit all ihren
anmontierten Komponenten hinzu gefügt wird, scheint das Kaltstelle
in 1 im Zentrum des elektronischen Ballastes zu liegen.
Der tatsächliche
Effekt dieser Cold-Spot-Einrichtung
ist jedoch gering, das heißt,
die Cold-Spot-Temperatur nimmt wegen des Einflusses ihres kleinen
Volumens und der Erwärmung
der elektronischen Komponenten selbst nicht ab. Darüber hinaus
ist der Einsatz dieser Cold-Spot-Einrichtung nicht
gut für
den gestalterischen Aufbau und die weitere Reduktion ihres Volumens.
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Ein
Ansatz zum Lösen
des Problems ist bekannt aus
US-A-4,349,765 ,
welche eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hoch intensiven ultravioletten Strahlung
durch Wärmeemission
in einer Entladungsröhre
gefüllt
mit Quecksilberdampf und wenigstens einem Reingas, wobei die Entladungsröhre mit
zwei Enden mit rohrartigen Gehäusen
verbunden ist, die eine Anoden- und Kathoden-Elektrode aufnehmen,
wobei das Eingas entweder Argon, Krypton oder Xenon ist, das unter
einem Betriebsdruck von zwischen 1,33 Pa und 66,7 Pa (0,01 und 0,5
Torr) gehalten werden, und die Entladungsröhre und die rohrartigen Gehäuse aus
dotiertem Quarzglas bestehen, das derart dotiert ist, dass Strahlen
bei 185 und 194 mm fast vollständig
absorbiert werden und eine Strahlung bei 254 mm fast ohne Verlust übertragen wird,
und wobei auf der Entladungsröhre
ein ansatzartiges Röhrenstück vorgesehen
ist, welches kondensiertes Quecksilber aufnehmen kann und dessen Temperatur
zwischen 48° und
65°C einstellbar
ist.
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Ein
weiterer Ansatz beim Lösen
des Problems ist bekannt aus
US-A-4,546,284 ,
welche eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe mit einem Lampengehäuse (
1)
umfasst, welches ein geknicktes rohrartiges Entladungsgefäß (
2)
umschließt,
wobei das Entladungsgefäß mit einem
Ansatz (
6) versehen ist, der durch einen Wärmeschutz
(
7), der in dem Lampengehäuse angeordnet, ist, auf einer
relativ niedrigen Temperatur gehalten wird. Der Wärmeschutz
schirmt die äußere Wandoberfläche des
Ansatzes von der Außenwand
des Entladungsgefäßes ab.
Der kühlere
Ansatz dient dazu, den Quecksilberdampfdruck während des Betriebs der Lampe
auf einem optimalen Wert zu halten.
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Die
vorliegende Erfindung versucht, eine bessere Lösung für die in den Cold-End-Vorrichtungen der
EC-Lampen existierenden Probleme bereit zu stellen, insbesondere
solchen mit einer Abdeckung und einer großen Oberflächenleistung, indem eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe
(LPMV) bereit gestellt wird, in welcher die optimale Cold-Spot-Temperatur
erreicht werden kann und somit einer größerer Lichtstrom der im Betrieb
befindlichen EC-Lampe erreicht werden kann, indem die Länge und
die Position der Glasröhre,
welche mit dem Kaltstelle verbunden ist, eingestellt wird.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe (LPMV) mit einer Lampenröhre bereit
gestellt, die zum Erzeugen sichtbaren Lichts ausgelegt ist, und
zwei Enden hat, wobei jedes Ende mit jeweils einer Elektrode verbunden
ist, wobei die Lampenröhre
so geformt ist, dass sie eine obere U-förmige Biegung und eine untere
U-förmige
Biegung hat, wobei die obere U-förmige
Biegung entfernt zu den zwei Enden angeordnet ist und die untere
U-förmige
Biegung nahe der zwei Enden angeordnet ist;
wobei eine äußere Glasröhre ein
offenes Ende aufweist, das mit einer Wand der Lampenröhre, in
einem Abstand von der Wärmequelle
verbunden ist, wobei das Innere der äußeren Glasröhre in einer offenen Kommunikation
mit dem Inneren der Glasröhre
und einer in der äußeren Glasröhre angeordneten
Quecksilberlegierung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Glasröhre ein
dicht verschlossenes Ende aufweist, das näher an der oberen U-förmigen Biegung
angeordnet ist als das obere Ende und dass die äußere Glasröhre nicht weiter von den Enden
der Lampenröhre
vorsteht als die obere U-förmige
Biegung.
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Die
Länge der äußeren Glasröhre beträgt vorzugsweise
von 5 mm bis dem Zweifachen der Höhe der Lampenröhre.
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Wenn
die äußere Glasröhre lang
ist, ist sie vorzugsweise U-förmig,
und wenn sie kurz ist, ist sie vorzugsweise kolbenförmig. Für mittlere
Langen ist die äußere Glasröhre möglichst
L-förmig.
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Die
Vorteile und günstigen
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind im Vergleich mit dem Stand
der Technik sehr deutlich. Einfach deshalb, weil die Cold-End-Einrichtung in
der Länge
der äußeren Glasröhre eingestellt
werden kann und die Position des Verschlussendes der Glasröhre weit
entfernt von der Wärmequelle
ist, kann die optimale Cold-Spot-Temperatur erreicht werden, und
somit kann ein größerer Lichtstrom
der EC-Lampe im Betrieb erreicht werden.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 eine
Teildarstellung einer Lampenröhre
mit einem Ausströmrohr
in einer EC-Lampe
ist, die gemäß dem Stand
der Technik hergestellt ist;
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2 eine
Darstellung einer EC-Lampe mit einer Abdeckung ist, die mit einer
Cold-End-Einrichtung gemäß der Erfindung
ist;
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3 eine
Darstellung eines Beispiels einer Lampenröhre ist, die mit einer Cold-End-Einrichtung gemäß der Erfindung
ausgestattet ist; und
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4 Vergleichskurven
der Lichtströme
zwischen EC-Lampen zeigt, die mit und ohne einer Cold-End-Einrichtung
gemäß der Erfindung
ausgestattet sind.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen und wie in 2 dargestellt,
besteht eine EC-Lampe 1 mit
einer Abdeckung normalerweise aus einer Lampenabdeckung 2,
einer Lampenröhre 3,
einer äußeren Glasröhre 4,
einem Befestigungssockel 5 der Lampenröhre, Zubehörteile 6 der EC-Lampe
und einem Kontaktteil zu einer Lampenfas sung 7. Die Zubehörteile der EC-Lampe,
wie oben erwähnt,
umfassen ein elektronisches Vorschaltgerät, einen Trigger, etc.
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Wie
in 3 gezeigt wird, besteht die Lampenröhre 3 aus
einer äußeren Glasröhre 4,
einem Entladungsbereich 9 in der Lampenröhre, einem
Kathodenbereich 11 und einem Ausströmloch 12 der Lampenröhre, wobei
die äußere Glasröhre 4 mit
dem Röhrenwandloch 8 verbunden
ist, geöffnet
zum Innenraum der Lampenröhre
und isoliert gegenüber der
Außenseite.
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Wie
in 3 gezeigt ist, wird die Höhe der Lampenröhre 3 als
H bezeichnet. Fluoreszierendes Pulver ist auf der Innenfläche der
Röhre beschichtet, wobei
eine Gruppe von identischen Elektroden an jedem Ende installiert
ist. Jede Gruppe von Elektroden besteht aus einem mit einem Elektronen-Emissionspulver
beschichteten Elektrodenfilament. Eine geeignete Überschussmenge
von Quecksilber muss in die Lampenröhre gegeben werden, so dass
die kontinuierliche Quecksilberverdampfung bei langzeitiger Zündung sicher
gestellt ist. Das überschüssige Quecksilber
wird während
des Betriebs an dem Kaltstelle kondensiert. Wenn eine Quecksilberlegierung verwendet
wird, sollte sie an dem Kaltstelle angeordnet sein, um die Quecksilberabsorption
durch die Quecksilberlegierung zu erleichtern. Die Quecksilberlegierung,
die an dem Kaltstelle dieses Modells angeordnet ist, liegt an dem
Ende 10 der äußeren Glasröhre 4.
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Wenn
die Wärmeenergie
der Lampenröhre durch
den Entladungsbereich 9 und den Kathodenbereich 11 erzeugt
wird und der Einfluss weiterer Wärmequellen
zur gleichen Zeit berücksichtigt
wird, sollte das Kaltstelle so weit wie möglich weg von diesen Wärmequellen
angebracht sein, das heißt,
die Kaltstelle sollte so nah wie möglich an die obere Einsatzstelle
der Lampenröhre
gebracht werden, wie dies in 2 gezeigt
ist.
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Die
Lange der äußeren Glasröhre 4 beträgt von 5
mm bis zu dem Zweifachen der Höhe
H der Lampenröhre.
Wenn die Länge
kürzer
als 5 mm für die
Glasröhre
ist, ist der Effekt der Kaltstelle wegen ihrer Kürze gering und kann die Temperatur
nur um einige Grad vermindert werden. Die Länge der Glasröhre kann
jedoch aufgrund der Beschränkung
der räumlichen
Lage nicht länger
als 2 H sein. Die äußere Glasröhre 4 kann
kolbenförmig
sein, um für
die kurze äußere Glasröhre geeignet
zu sein, oder kann U-förmig
für eine
lange oder L-förmig
für eine
mittelgroße sein.
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Die äußere Glasröhre 4 ist
mit der Lampenröhre 3 in
der folgenden Weise verbunden. Zuerst wird ein Verbindungspunkt
auf der Röhrenwand
gewählt.
Dann wird mit einer Brennpistole ein kleines Loch geblasen, nachdem
das Glas geschmolzen ist. Die äußere Glasröhre wird
dann mit diesem sofort verbunden. Der Erhitzungsprozess wird dazu
genommen, die beiden zu schmelzen und dicht zu verbinden, wobei
sicher gestellt wird, dass die Glasröhre zur Innenseite der Lampenröhre offen
ist. Wenn die Quecksilberlegierung von dem anderen Ende aus in die
Glasröhre
eingebracht wird, wird sie dicht verschlossen, um die externe Glasröhre von
der Außenseite
zu isolieren.
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Zwei
identische 20W EC-Lampen mit Abdeckungen werden gegenüber gestellt,
eine mit der Cold-Spot-Einrichtung dieser Erfindung, deren Glasröhrenlänge L 5
cm beträgt,
wie in 2 dargestellt, und die andere ohne die Cold-Spot-Einrichtung.
Experimente wurden gleichzeitig an beiden Lampen unter den gleichen
Bedingungen durchgeführt.
Die experimentellen Ergebnisse waren wie folgt:
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1. Der Lichtstrom der EC-Lampe.
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Die
experimentellen Ergebnisse werden als die in 4 gezeigten
Kurven geplottet, wobei die vertikale Koordinate den Lichtstrom
darstellt und die horizontale Koordinate für die Zeit verwendet wird.
A stellt den Lichtstrom dar und es ist ersichtlich, dass etwa 90%
der maximalen Lichtstromausbeute unter Verwendung dieses Cold-Spot-Modells erhalten
werden kann, wohingegen ein Lichtstrom von weniger als 70% mit der
EC-Lampe B erhalten wird.
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2. Die Cold-Spot-Temperatur der EC-Lampe.
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Es
wird gemessen, dass die Cold-Spot-Temperatur der EC-Lampe für dieses
Modell 92° beträgt, wohingegen
die Cold-Spot-Temperatur für
die Vergleichslampe 123° beträgt.
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Aus
den obigen experimentellen Ergebnissen kann geschlossen werden,
dass die Cold-Spot-Temperatur durch Verwenden der Cold-Spot-Einrichtung
gemäß der Erfindung
signifikant vermindert werden kann, wobei deshalb eine größere Lichtstromausbeute
erzeugt wird, wenn die EC-Lampe arbeitet.
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Obwohl
nur der optimale Implementierungsfall mit dieser Erfindung im Detail
erläutert
wird, sollte heraus gestellt werden, dass verschiedene Arten von Varianten
und modifizierten Bauweisen innerhalb des Schutzbereichs dieser
Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, hergestellt
werden kann. Diese Varianten und modifizierten Typen sollten unter dieser
Erfindung geschützt
sein.