DE69607794T2

DE69607794T2 - Entladungslampe mit einer Einrichtung zur Lichtbogenunterdrückung an deren Lebensende

Info

Publication number: DE69607794T2
Application number: DE69607794T
Authority: DE
Inventors: John W. Shaffer
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH09106781A; CN1091941C; EP0755173A3; HUP9601953A3; EP0755173B1; US5585693A; HUP9601953A2; KR970009475A; JP3034800B2; EP0755173A2; HU9601953D0; DE69607794D1; HU218819B; IN188943B; CA2181289C; CN1147689A; KR100382672B1; CA2181289A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

1. Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft Leuchtstofflampen und ist insbesondere auf eine Leuchtstofflampe mit einem Mittel darin zum Löschen des Lichtbogens in der Lampe am Ende der Lebensdauer der Lampe gerichtet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

US-A 4,495,440 offenbart eine Leuchtstofflampe, die ein Glasrohr mit einer Elektrode an jedem Ende des Rohrs umfaßt, wobei jede der Elektroden eine erste und zweite Zuleitung umfaßt, die sich durch ein abgedichtetes Ende des Rohrs erstrecken und mit einer Spule verbunden sind. Kapselmittel sind mit mindestens einer der Elektroden in dem Rohr verbunden. Das Material innerhalb der Kapselmittel ist ein Gas.
EP 646 942 offenbart eine elektrodenlose Lampe mit zwei Elektroden. Diese Elektroden sind wichtige Merkmale, und die Kapsel steht dazu in Beziehung. Diese Lampe enthält ein Quecksilber freisetzendes Amalgam.
Leuchtstofflampen werden immer häufiger mit elektronischen Vorschaltgeräten verwendet, die die Lampe mit hohen Frequenzen betreiben. Derartige Vorschaltgeräte sind oft von dem "sofortstartenden" Typ, bei dem die Leerlaufspannung ausreichend hoch ist, um die Lampe direkt zu zünden, ohne daß es eines eigenen Kathodenheizstroms bedarf.
Es kommt zu dem Ende der Lebensdauer der Lampe, wenn die emittierende Beschichtung einer der Elektroden erschöpft ist. Bei Netzleitungsfrequenzen und mit Vorschaltgeräten mit niedriger Leerlaufspannung wird der Lichtbogen der Lampe passiv gelöscht, wenn die erste Elektrode versagt. Im Fall von elektronischen sofortstartenden Vorschaltgeräten jedoch erlöscht der Lichtbogen der Lampe nicht unbedingt bei Versagen der ersten Elektrode. Die von sofortstartenden Vorschaltgeräten gelieferte Leerlaufspannung ist ausreichend hoch, um zu bewirken, daß die Lampe weiterhin in einem "Kaltkathoden"-Modus arbeitet. Beim Kaltkathodenbetrieb steigt die Kathodenspannung von etwa 12 Volt auf 50 Volt oder darüber an.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 werden in einer Lampe 2 mit Elektroden 4, 6 an jedem Ende eines Glasrohrs 8 bei Ausfall der ersten Elektrode 6 durch Zonenbeschuß die Wolframspule 10, die Zuleitungen 12, 14 und etwaige andere, elektrisch verbundene metallische Strukturen innerhalb des Glasrohrs 8 erhitzt. Das Aufheizen der metallischen Komponenten geschieht auf eine derart hohe Temperatur, daß die Komponenten ausreichende thermionische und Sekundärelektronenemissionen liefern, um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten. Der Leistungsverlust in dem ausgefallenen Lampenende steigt stark an. Das Ende des Rohrs 8 wird infolgedessen weit über seine normale Arbeitstemperatur hinaus erhitzt. Die Zuleitungen 12, 14 innerhalb des Kolbens 8 werden oft geschmolzen und schmelzen durch den Kolben und/oder bewirken, daß der Kolben bei Entfernen der Lampe aus einer Aufnahmevorrichtung reißt und manchmal bricht. Das übermäßige Aufheizen des Lampenendes kann auch zu einer Beschädigung einer Fassung oder einer Lampenaufnahmevorrichtung, in der die Lampe angebracht ist, oder zu einem Schmelzen eines Lampensockels 16 aus Kunststoff führen.
Um das Problem zu mildern, sind sofortstartende elektronische Vorschaltgeräte mit zusätzlicher Schaltung entworfen worden, um einen Anstieg der Lampenspannung oder andere Ereignisse, die bei Erschöpfung der Kathode auftreten, zu erfassen und das System abzuschalten. Durch derartige zusätzliche elektronische Bauteile werden jedoch die Kosten des Vorschaltgeräts wesentlich erhöht. Außerdem gibt es in gegenwärtigen Lampeninstallationen bereits viele Vorschaltgeräte, die ein derartiges Merkmal nicht enthalten.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Leuchtstofflampe, die selbst Mittel zum Abschalten des Lichtbogens am Ende der Lebensdauer der Lampe enthält, wobei das Abschaltmittel keine zusätzliche Schaltung oder elektronischen Bauelemente enthält oder erfordert.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung einer Leuchtstofflampe mit einem Mittel darin, um am Ende der Lebensdauer einer Lampe das Abschalten des Lichtbogens zu bewirken.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Leuchtstofflampe mit einem derartigen Mittel zum Abschalten des Lichtbogens, wobei das Abschaltmittel keine zusätzliche Schaltung oder elektronischen Bauelemente erfordert.
Angesichts der obigen und weiterer Aufgaben, wie sie im folgenden offenbar werden, besteht ein Merkmal der Erfindung darin, eine Leuchtstofflampe vorzusehen, die ein Glasrohr mit einer Elektrode an jedem Ende des Rohrs, wobei jede der Elektroden ein Paar Zuleitungen umfaßt, die sich durch ein abgedichtetes Ende des Rohrs erstrecken und mit einer Spule verbunden sind, und eine Metallhydridpulver enthaltende Kapsel, die in dem Rohr angeordnet ist und eine Zersetzungstemperatur aufweist, die über Temperaturen innerhalb des Rohrs während des normalen Betriebs der Lampe liegt, umfaßt.
Obige und weitere Merkmale der Erfindung, einschließlich verschiedener neuartiger Einzelheiten des Aufbaus und Kombinationen von Teilen, werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen besonders beschrieben und in den Ansprüchen hervorgehoben. Es versteht sich, daß die jeweiligen, die Erfindung verkörpernden Einrichtungen lediglich zur Darstellung und nicht als Beschränkungen der Erfindung gezeigt sind. Die Grundsätze und Merkmale der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen und zahlreichen Ausführungsformen eingesetzt werden, ohne daß von dem Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es wird nun auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist und aus dem seine neuartigen Merkmale und Vorteile hervorgehen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Ansicht eines Endabschnitts der Lampe von Fig. 1;
Fig. 3 eine zu Fig. 2 ähnliche Ansicht, die aber eine Form der Leuchtstofflampe zeigt, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 eine zu Fig. 3 ähnliche Ansicht, die aber eine andere Form der Leuchtstofflampe zeigt, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Fig. 5 eine zu Fig. 4 ähnliche Ansicht, die aber eine andere Form der Leuchtstofflampe zeigt, die eine andere alternative Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Kapsel, die gefüllt, aber nicht durch Quetschen geschlossen ist;
Fig. 7 und 8 Ansichten der durch Quetschen geschlossenen Kapsel von Fig. 7 von der Seite und von vorne; und
Fig. 9 eine Seitenansicht der Kapsel von Fig. 8 mit einem ersten daran angebrachten Draht, mit dem die Kapsel an einer isolierenden Glasperle angebracht ist, an der ein diskreter zweiter Draht angebracht ist, mit dem die Perle und die Kapsel in einer Leuchtstofflampe montiert sind, wie in Fig. 3 gezeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine Leuchtstofflampe 2 gezeigt, die aus einem Glasrohr 8 besteht. An jedem Ende des Glasrohrs 8 ist eine Elektrode 4, 6 (in Fig. 3 eine gezeigt) angeordnet. Ein Paar Zuleitungen 12, 14 erstreckt sich durch jedes abgedichtete Ende des Rohrs und ist mit einer Spule 10 verbunden, um die Elektroden zu bilden. Eine Metallhydridpulver enthaltende Kapsel 30 ist in dem Rohr 8 angeordnet und weist eine Zersetzungstemperatur auf, die über Temperaturen innerhalb des Rohrs 8 während des normalen Betriebs der Lampe liegt. Es ist ersichtlich, daß die Elektrode 6 der in Fig. 2 gezeigten ähnlich ist, daß aber an ihr an jeder der Zuleitungen 12, 14 die Metallhydrid enthaltende Kapsel 30 angeordnet ist.
Beim Betrieb steigt am Ende der Lebensdauer der Lampe, das durch Erschöpfung der Kathodenbeschichtung an einem Ende der Lampe bewirkt wird, die Temperatur der Spule 10 in diesem Ende der Lampe 10 stark über ihre normale Arbeitstemperatur an. Durch Strahlungshitze von einer oder beiden der Zuleitungen 12, 14 steigt die Temperatur in dem Rohr 8 von einer normalen Arbeitstemperatur von etwa 150ºC oder darunter auf etwa 650ºC oder darüber an, wodurch die Temperatur der Metallhydridkapsel 30 derart ansteigt, daß der Inhalt der Kapsel thermisch zersetzt wird und Wasserstoffgas aus der Kapsel durch den unten näher zu beschreibenden gequetschten Verschluß der Kapsel in die Lampe gelangt. Durch das Vorliegen von Wasserstoff in dem Rohr 8 steigt die zum Aufrechterhalten der Entladung erforderliche Spannung weit über die an, die von den sofortstartenden Vorschaltgeräten geliefert wird, was bewirkt, daß die Lampe passiv erlöscht, ohne wesentliche Enderwärmung oder Reißen des Glases. Das Freisetzen des Wasserstoffs geschieht so schnell, daß Schäden an einer Aufnahmevorrichtung, die die betroffene Lampe hält, verhindert werden. Die Menge an freigesetztem Wasserstoff, aus einer Kapsel mit zwölf Milligramm in der Regel etwa 3 Torr-Liter, reicht zum Löschen des Lichtbogens in größeren Leuchtstofflampen aus.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Kapseln 30 an einem konisch erweiterten Dichtungsabschnitt 22 des aus Preßware bestehenden Basisabschnitts 16 angebracht sein und wie bei der Ausführungsform von Fig. 3 sich allgemein parallel zu ihren jeweiligen benachbarten Zuleitungen 12, 14 erstrecken können. Auf diese Weise sind die Kapseln 30 elektrisch isoliert und nahe den Zuleitungen positioniert. Bei Ausfall der Spule 10 setzt sich die Lichtbogenbildung eine der Zuleitungen 12, 14 hinunter fort, wodurch die Temperatur im Kolben 8 weit über die normale Betriebstemperatur ansteigt, was eine thermische Zersetzung des Metallhydridpulvers innerhalb mindestens der Kapsel neben der den Lichtbogen aufweisenden Zuleitung und den nachfolgenden Austritt von Wasserstoffgas in den Kolben zum Löschen des Lichtbogens und zum Beenden des Betriebs der Lampe bewirkt.
In Fig. 5 wird eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der eine einzelne Kapsel 30 in dem isolierenden, konisch erweiterten Glasabschnitt 22 des aus Preßware bestehenden Basisabschnitts 16 montiert ist und zwischen den Zuleitungen 12, 14 und allgemein parallel zu diesen angeordnet ist. Wieder steigt bei Ausfall der Kathode 10 durch Lichtbogenbildung entlang einer der Zuleitungen 12, 14 die Temperatur der Kapsel 30 genügend, um das Metallhydrid in der Kapsel thermisch zu zersetzen und einen Austritt von Wasserstoffgas aus der Kapsel und in den Lampenkolben 8 zu gestatten, um ein Löschen zu bewirken.
Das bevorzugte Metallhydrid ist Titanhydrid TiH1.7. Das Metallhydrid kann aus einer Gruppe bestehend aus Titan, Zirconium, Hafnium, Legierungen dieser Metalle miteinander und Legierungen dieser Metalle mit anderen Metallen wie beispielsweise Kobalt, Eisen, Nickel, Mangan, Lanthan oder Kombinationen dieser anderen Metalle ausgewählt sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6-10 ist ersichtlich, daß bei der Herstellung die Kapsel 30 nur an einem ersten Ende 24 offen ist (Fig. 6), das konisch erweitert sein kann, um den Eintritt des Pulvers zu erleichtern. Nach dem Füllen wird das Ende 24 durch Quetschen verschlossen (Fig. 7 und 8). Der gequetschte Verschluß reicht aus, um einen Austritt von Pulver aus der Kapsel zu verhindern, er stellt aber keine hermetische Dichtung dar und gestattet Austritt von Wasserstoffgas aus der Kapsel, wobei der Wasserstoff durch die thermische Zersetzung des Metallhydridpulvers entsteht.
Durch das Quetschen des Endes 24 der Kapsel 30 wird eine allgemein ebene Fahne 26 hergestellt, die sich von der Kapsel aus erstreckt und an die ein erster Montagedraht 28 (Fig. 9) punktgeschweißt ist. Bei den in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist das freie Ende des Montagedrahts 28 zum Stützen der Kapsel in einer Position, die einer oder beiden der Zuleitungen 12, 14 benachbart ist, in dem konisch erweiterten Dichtungsabschnitt 22 der Lampe eingebettet.
Als Alternative ist das freie Ende des Montagedrahts 28 in einer elektrisch isolierenden Glasperle 32 eingebettet (Fig. 9). In der Glasperle 32 ist außerdem ein Ende eines zweiten Montagedrahts 34 eingebettet. Mit Hilfe des ersten und zweiten Montagedrahts 28, 34 kann die Kapsel mit einer Zuleitung 12, 14 verbunden und allgemein parallel zu der Zuleitung positioniert werden (Fig. 3).
Die Kapsel 30 besteht vorzugsweise aus Metall, wie etwa Stahl, oder einer Legierung. Bei einer Ausführungsform ist die Kapsel mit einer Länge von 0,240 Zoll, einem Durchmesser von 0,060 Zoll und einer Wanddicke von 0,003 Zoll versehen. In die Kapsel wird eine Menge von 12 (±1) Milligramm Metallhydridpulver gegeben und darin eingeschlossen.
Es wird somit eine Leuchtstofflampe mit einem Mittel darin bereitgestellt, um am Ende der Lebensdauer einer Lampe ein Abschalten zu bewirken, wobei das Mittel keine zusätzliche Schaltung oder elektronischen Komponenten erfordert. Die mit dem Abschaltmittel verbundenen Kosten sind vernachlässigbar und liegen viel niedriger als die Kosten der Bereitstellung einer Abschaltschaltung in dem Vorschaltgerät, selbst wenn die Lebensdauer des Vorschaltgeräts die der Lampe um ein Vielfaches übertrifft.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf die hier offenbarten und/oder in den Zeichnungen gezeigten jeweiligen Konstruktionen beschränkt ist, sondern auch etwaige Modifikationen oder Entsprechungen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche umfaßt.

Claims

1. Leuchtstofflampe (2), die folgendes umfaßt:

ein Glasrohr (8);

eine Elektrode (4, 6) an jedem Ende des Rohrs (8), wobei jede der Elektroden (4, 6) eine erste und zweite Zuleitung (12, 14) umfaßt, die sich durch ein abgedichtetes Ende des Rohrs erstrecken und mit einer Spule (10) verbunden sind;

und ein Kapselmittel, das mit mindestens einer der Elektroden (4, 6) in dem Rohr (8) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das Kapselmittel Metallhydridpulver enthält, wobei das Pulver eine Zersetzungstemperatur aufweist, die über Temperaturen innerhalb des Rohrs während des normalen Betriebs der Lampe liegt.

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der die Kapselmittel aus einer ersten und zweiten Kapsel (30) in jeder der Elektroden (4, 6) bestehen.

3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, bei der die erste und zweite Kapsel (30) jeweils mit der ersten beziehungsweise zweiten Zuleitung (12, 14) verbunden sind.

4. Leuchtstofflampe nach Anspruch 3, bei der die erste und zweite Kapsel (30) an der ersten und zweiten Zuleitung (12, 14) angebracht sind, aber von den Zuleitungen elektrisch isoliert sind.

5. Leuchtstofflampe nach Anspruch 4, bei der jede der Kapseln (30) mit einem isolierenden Körper verbunden ist und der isolierende Körper mit einer jeweiligen der Zuleitungen (12, 14) verbunden ist.

6. Leuchtstofflampe nach Anspruch 5, bei der der isolierende Körper aus einer Glasperle (32) besteht.

7. Leuchtstofflampe nach Anspruch 5, bei der die erste Kapsel (30) allgemein parallel zu der ersten Zuleitung (12) angeordnet ist und die zweite Kapsel (30) allgemein parallel zu der zweiten Zuleitung (14) angeordnet ist.

8. Leuchtstofflampe nach Anspruch 6, bei der ein erster Draht (28) die Kapsel (30) und die Glasperle (32) verbindet und ein zweiter Draht (34) die Glasperle (32) und die eine Zuleitung (12) verbindet.

9. Leuchtstofflampe nach Anspruch 2, bei der jede der Kapseln (30) mit einem sich von dort aus erstreckenden Montagedraht (29) versehen ist, wobei der Montagedraht an einem von der Kapsel entfernten Ende in einen isolierenden Glasbasisabschnitt (22) der Lampe eingebettet ist.

10. Leuchtstofflampe nach Anspruch 9, bei der sich die erste Kapsel (30) allgemein parallel zu der ersten Zuleitung (12) erstreckt und sich die zweite Kapsel (30) allgemein parallel zu der zweiten Zuleitung (14) erstreckt.

11. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der das Kapselmittel aus einer Kapsel (30) besteht, die zwischen der ersten und zweiten Zuleitung (12, 14) angeordnet ist und sich allgemein parallel dazu erstreckt, wobei die Kapsel (30) mit einem isolierenden Glasbasisabschnitt (22) der Lampe verbunden ist, wobei die Kapsel (30) von den Zuleitungen (12, 14) elektrisch isoliert ist.

12. Leuchtstofflampe nach Anspruch 11, bei der sich von der Kapsel (30) ein Montagedraht erstreckt, wobei der Montagedraht (28) an einem von der Kapsel entfernten Ende in einem konisch erweiterten, isolierenden Glasabschnitt (22) des Glasbasisabschnitts der Lampe eingebettet ist.

13. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei dem das in der Kapsel (30) enthaltene Metallhydridpulver aus einer Gruppe bestehend aus Titan, Zirconium, Hafnium, einer Titan-Zirconium-Legierung, einer Titan-Hafnium- Legierung und einer Zirconium-Hafnium-Legierung ausgewählt ist.

14. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der das Metallhydrid eine Legierung umfaßt, die aus einem gewählten aus einer ersten Gruppe von Materialien bestehend aus Titan, Zirconium und Hafnium und Legierungen der ersten Gruppe von Materialien und einem gewählten aus einer zweiten Gruppe von Materialien bestehend aus Kobalt, Eisen, Nickel, Mangan und Lanthan und Legierungen der zweiten Gruppe von Materialien besteht.

15. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der das Metallhydrid Titanhydrid umfaßt.

16. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der die Kapsel (30) durch Quetschen geschlossen ist, um ein Entweichen von Teilchen des Metallhydridpulvers daraus zu verhindern, aber nicht hermetisch abgedichtet ist, damit ein Entweichen von Gas daraus gestattet wird.

17. Leuchtstofflampe nach Anspruch 14, bei der die Kapsel (30) so geschlossen ist, daß verhindert wird, daß das Pulver aus der Kapsel entweicht, aber nicht hermetisch abgedichtet ist, so daß Gas aus der Kapsel austreten kann.

18. Leuchtstofflampe nach Anspruch 17, bei der die Kapsel (30) an einem Ende durch Quetschen geschlossen ist, wobei das eine Ende ausgelegt ist, den Durchtritt von Gas, aber nicht den Austritt des Pulvers zu gestatten.

19. Leuchtstofflampe nach Anspruch 18, bei der das gequetschte Ende einen allgemein flachen Plattenabschnitt (26) enthält, an dem ein Montagedraht (28) angebracht ist.

20. Leuchtstofflampe, die folgendes umfaßt:

ein Glasrohr (8);

eine Elektrode (46) an jedem Ende des Rohrs; dadurch

gekennzeichnet, daß

ein Metallhydrid in mindestens einer der Elektroden in dem Rohr angeordnet ist und eine Zersetzungstemperatur aufweist, die über Temperaturen innerhalb des Rohrs während des normalem Betriebs der Lampe liegt.