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EP0474065A1 - Gasentladungsgefäss für Kompaktlampen - Google Patents

Gasentladungsgefäss für Kompaktlampen Download PDF

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EP0474065A1
EP0474065A1 EP91114160A EP91114160A EP0474065A1 EP 0474065 A1 EP0474065 A1 EP 0474065A1 EP 91114160 A EP91114160 A EP 91114160A EP 91114160 A EP91114160 A EP 91114160A EP 0474065 A1 EP0474065 A1 EP 0474065A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas discharge
discharge vessel
vessel according
ballast
connections
Prior art date
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EP91114160A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0474065B1 (de
Inventor
Walter Senator H.C. Dr.H.C.Ing. Holzer
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/56One or more circuit elements structurally associated with the lamp
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr

Definitions

  • Compact lamps also called energy-saving lamps, have been in high demand in recent years due to their low power consumption of only about a fifth compared to conventional incandescent lamps.
  • the object of the invention is to achieve the largest possible luminous area with a compact structure and economical effort.
  • 5 and 6 show a further improvement in that the interior of the filament is designed such that at least parts of the ballast can be accommodated in the center of the filament, which is either a shortened version of the lamp with the same power or a higher power with the same overall length allowed.
  • the gas discharge vessel of the compact lamp from an outer envelope (2), which corresponds approximately to the outer diameter of the compact lamp, and not, as previously, from a combination of thin tubes, the necessary electrode connections being arranged in this way are that they can be connected directly to the ballast, but releasably, in a simple manner to form a complete compact lamp.
  • the first of the two required electrodes on one side of the outer shell (2) and to provide the second electrode (5) on the opposite side of the outer shell, the connection (6) of which is led to the outside via a sealed, preferably centrally located inner tube (8), preferably in the direction of the connection (4) of the first electrode (3).
  • the diameter of the inner tube (8) is chosen according to the invention so that there is an optimal distance of a maximum of 12 mm between the inner tube (8) and the outer shell (2).
  • This ensures good properties of the gas discharge, but such a dimension also allows parts of the ballast (7) to be accommodated within the Inner tube (8) and enables cheaper lengths of the compact lamp.
  • the construction according to the invention also has a cost-saving effect if only the inside of the outer shell (2) is coated with an expensive fluorescent coating (9).
  • the inner tube (8) does not have to be provided with a fluorescent coating. Rather, it is recommended to provide the inner tube (8) with a well reflective coating, which increases the intensity of the irradiation of the fluorescent coating.
  • An electroconductive coating on the inside of the inner tube (8) can favor it by its electrostatic influence on the ignition process and represents a further possibility for improvement of the invention. Such an invisible application of a coating for ignition aid is not possible with previous designs.
  • the rotationally symmetrical shape of a gas discharge vessel according to the invention favors the arrangement of annular electrodes.
  • the electrode (3) can advantageously be implemented either as a wire ring, or as a coiled wire ring in the case of heated electrodes, or as a vapor-deposited conductive layer, which even allows simple heating in a known manner.
  • These segments can either be controlled cyclically in rapid succession by the ballast, or they can be switched together or in groups via electrical coupling elements (13). Both inductive and ohmic or capacitive connections can be used as the coupling element (13), which are simple and inexpensive to produce, particularly when the segments (11) are vapor-deposited to let.
  • a further measure according to the invention for homogenizing the discharge consists in providing a type of ionization chamber in the form of a cavity (14) at least on one electrode.
  • a type of ionization chamber in the form of a cavity (14) at least on one electrode.
  • heating of the electrodes is also readily possible, provided that the additionally required heating connections (15, 16) are provided.
  • additional ignition electrodes (17) are provided.
  • FIG. 5 shows the possible spatial reduction in the overall length of a compact lamp by allowing a part (22) of the ballast (7) to be immersed in the filament.
  • ballast (7) is firmly connected to the base (20) for insertion into a socket.
  • FIG. 7 shows the section through a compact lamp with a gas discharge vessel according to the invention.
  • the tightly sealed outer shell (2) can with the connections (4) and (6), which the two electrodes (3) and (5) with the Connect the ballast (7) and unplug it.
  • the connections (4) and (6) were drawn as simple plug connections, but any other type of connection as a bayonet connection or similar solutions are possible.
  • 8 shows the clear shape of the compact lamp from below.
  • the arrangement of the second electrode (5) at the lower end of the inner tube (8) is essential in order to achieve a uniform formation of the gas discharge.
  • the associated connection (6) is connected to the electrode (5) in the inner tube (8).
  • FIG. 9 shows a significantly improved example of a gas discharge vessel according to the invention.
  • the volume of the discharge space is reduced by a larger radius of the inner tube (8).
  • the distance between the inner tube (8) and outer shell (2) is reduced. The result is cheaper evacuation and filling with gas.
  • the inner tube (8) is provided with a coating (21) that can perform several tasks.
  • a coating (21) that can perform several tasks.
  • FIG. 9 The schematic in FIG. 9 as a vapor-deposited annular electrode (10) with its connections (12) has a direct connection to the ballast (7), which is also connected to the electrode (5) via the connection (6) stands.
  • the schematically represented cavity (14) in the area of the electrode (5) also favors gas discharge. It represents an ionization chamber that promotes a uniform function.
  • Fig. 10 shows a schematic circuit diagram of an annular electrode (10) which is divided into several segments (11). Each segment (11) has a connection (12) which is connected to the ballast (7).
  • the ballast (7) controls the individual segments cyclically in rapid succession, so that the areas of the gas discharge assigned to the segments (11) are acted upon without flickering.
  • Fig. 11 shows another variant of the control of the segments (11).
  • the segments (11) are connected by coupling elements (13) so that they can work independently of one another.
  • Fig. 12 also shows schematically that heating of the electrodes (3) or (5) is also easily possible. Only additional heating connections (15, 16) are required.
  • Additional ignition electrodes (17) are also possible in a known manner and are shown schematically in FIG. 12.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Ein Gasentladungsgefäß für Kompaktlampen besteht aus einer evakuierten oder gasgefüllten, zumindest teilweise transparenten, allseitig dicht geschlossenen Außenhülle, die zumindest mit zwei Elektroden mit Anschlüssen zur Stromzuführung von einem Vorschaltgerät ausgestattet ist. Um eine möglichst große Leuchtfläche bei gedrängtem Aufbau zu erreichen, ist vorgesehen, daß der Durchmesser der Außenhülle etwa dem Außendurchmesser der Kompaktlampe entspricht und die Elektrodenanschlüsse derart angeordnet sind, daß sie mit dem Vorschaltgerät direkt, aber lösbar, zu einer kompletten Kompaktlampe verbindbar sind.

Description

  • Kompaktlampen, auch Sparlampen genannt, sind in den letzten Jahren aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs von nur etwa einem Fünftel im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen stark gefragt.
  • Leider besitzen die bisherigen Konstruktionen einige gravierende Nachteile, nämlich eine wesentlich größere Baulänge als Glühlampen und sie benötigen aufwendige elektronische Vorschaltgeräte, um die Lampen zu starten und ihre Stromaufnahme zu begrenzen, was of zu klobigen und plumpen Lösungen führte.
  • Aufgabe der Erfindung ist eine möglichst große Leuchtfläche bei gedrängtem Aufbau und sparsamen Aufwand zu erzielen.
  • Herkömmliche Kompaktlampen benützen fast ausschließlich dünne Rohre von etwa 10 bis 12 mm Durchmesser, welche als mehrere parallel angeordnete, aber in Serie geschaltete Stäbe verbunden werden.
  • Fig. 1 bis 2 stellen eine solche bekannte Anordnung dar. Eine bessere Lösung kann man durch eine gewendelte Ausführung der Rohre erreichen, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Hier ergeben sich bereits bei gleicher Baugröße größere Rohrlängen und damit höhere Leistungen.
  • Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Verbesserung, indem der Innenraum der Wendel so gestaltet ist, daß zumindest Teile des Vorschaltgerätes im Zentrum der Leuchtwendel untergebracht werden können, was entweder eine verkürzte Ausführung der Lampe bei gleicher Leistung, oder eine höhere Leistung bei gleicher Baulänge gestattet.
  • Allen beschriebenen Ausführungen haftet jedoch der gemeinsame Nachteil an, daß zwischen den Rohren nichtleuchtende Zonen bestehen, und die Rohre sich gegenseitig überdecken und sich dadurch abschatten.
  • Um die angeführten Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gasentladungsgefäß der Kompaktlampe aus einer Außenhülle (2), welche etwa dem Außendurchmesser der Kompaktlampe entspricht, aufzubauen und nicht, wie bisher, aus einer Kombination von dünnen Rohren, wobei die erforderlichen Elektrodenanschlüße derart angeordnet sind, daß sie direkt mit dem Vorschaltgerät, aber lösbar, in einfacher Weise zu einer kompletten Kompaktlampe verbunden werden können.
  • Damit erzielt man eine geschlossene Leuchtfläche mit beser Ausnutzung der Oberfläche. Die sonst vorhandenen Zwischenräume entfallen und die geschlossene Außenhülle kann einfach gereinigt werden, was bei den bisherigen Kompaktlampen fast unmöglich ist und zubaldigen Lichteinbußen führte.
  • Um die Gasentladung und ihre gleichmäßige Verteilung optimal zu gestalten, wird vorgeschlagen, die erste der beiden erforderlichen Elektrode auf einer Seite der Außenhülle (2) anzuordnen und die zweite Elektrode (5) auf der gegenüberliegenden Seite der Außenhülle vorzusehen, wobei deren Anschluß (6) über ein abgedichtetes, möglichst zentral gelegenes Innenrohr (8) nach außen geführt wird, vorzugsweise in Richtung des Anschlußes (4) der ersten Elektrode (3).
  • Der Durchmesser des Innenrohres (8) wird erfindungsgemäß so gewählt, daß sich zwischen Innenrohr (8) und Außenhülle (2) ein optimaler Abstand von maximal 12 mm ergibt. Das sichert erfahrungsgemäß gute Eigenschften der Gasentladung, aber eine solche Dimension gestattet auch die Unterbringung von Teilen des Vorschaltgerätes (7) innerhalb des Innenrohres (8) und ermöglichst günstigere Baulängen der Kompaktlampe.
  • Kostensparend wirkt sich auch die erfindungsgemäße Konstruktion aus, nur die Innenseite der Außenhülle (2) mit einem teuren Leuchtstoffbelag (9) zu beschichten. Das Innenrohr (8) muß nicht mit einem Leuchtstoffbelag versehen werden. Es wird vielmehr empfohlen, das Innenrohr (8) mit einem gut reflektierenden belag zu versehen, welcher die Intensität der bestrahlung des Leuchtstoffbelages erhöht.
  • Ein innenseitiger elektrisch leitender Belag am Innenrohr (8) kann durch seinen elektrostatischen Einfluß auf den Zündvorgang diesen begünstigen und stellt eine weitere Verbesserungsmöglichkeit der Erfindung dar. Eine derartige unsichtbare Anbringung eines Belages zur Zündhilfe ist bei den bisherigen Konstruktionen nicht möglich.
  • Die rotationssymmetrische Form eines erfindungsgemäßen Gasentladungsgefäßes begünstigt die Anordnung von ringförmigen Elektroden. Besonders die Elektrode (3) läßt sich vorteilhaft entweder als Drahtring, oder als gewendelter Drahtring bei beheizten Elektroden, oder auchals aufgedampfte leitende Schicht ausführen, welche sogar eine einfache Beheizung in bekannter Art gestattet.
  • Unter bestimmten Voraussetzungen, bei hohen Qualitätsanforderungen ist es zweckmäßig, die Ringelektrode (10) in mehrere Segmente (11) aufzuteilen und jedem Segment (11) Anschlüße (12) zuzuordnen.
  • Diese Segmente können entweder von dem Vorschaltgerät zyklisch in schneller Folge angesteuert werden, oder sie können gemeinsam oder in Gruppen über elektrische Kopplungselemente (13) geschaltet werden. Als Kopplungselement (13) kommen sowohl induktive als auch ohmsche oder kapazitive Verbindungen in Frage, welche sich besonders bei einem Aufdampfen der Segmente (11) einfachst und kostengünstig herstellen lassen.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Homogenisierung der Entladung besteht darin, zumindest an einer Elektrode eine Art Ionisierungskammer in Form eines Hohlraumes (14) vorzusehen. Eine solche Ionisierungskammer begünstigt bei Wechselstrombetrieb die Aufrechterhaltung der Entladung, aber auch eine bessere räumliche Verteilung derselben.
  • Auch die Beheizung der Elektroden ist erfindungsgemäß ohne weiteres möglich, sofern man die zusätzlich erforderlichen Heizanschlüße (15,16) vorsieht. Das gleiche gilt für zusätzliche Zündelektroden (17).
  • Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen ist in keiner Weise als umfassend oder beschränkend aufzufassen, sondern dient lediglich zur besseren Darstellung des Erfindungsgedankens.
  • Die Fig. 1 bis 6 zeigen bisherige Ausführungsformen von Kompaktlampen, die meist mit Leuchtrohren (18) in Stab- oder Wendelform ausgeführt wurden. Die lichttechnisch nicht genutzten Zwischenräume (22) sind klar erkennbar, ebenso die gegenseitige Abschattung der sich überdeckenden Leuchtröhren (18).
  • Die Ausführung Fig. 5 zeigt die mögliche räumliche Verkürzung der Baulänge einer Kompaktlampe, indem man einen Teil (22) des Vorschaltgerätes (7) in die Wendel eintauchen läßt.
  • Den Beispielen ist gemeinsam, daß das Vorschaltgerät (7) mit dem Sockel (20) zum Einsetzen in eine Fassung fest verbunden ist.
  • Fig. 7 zeigt den Schnitt durch eine Kompaktlampe mit erfindungsgemäßem Gasentladungsgefäß. Die dicht abgeschlossene Außenhülle (2) kann mit den Anschlüßen (4) und (6), welche die beiden Elektroden (3) und (5) mit dem Vorschaltgerät (7) verbinden, an diesem abgesteckt werden. In der schematischen Darstellung Fig. 7 wurden die Anschlüße (4) und (6) als einfache Steckanschlüße gezeichnet, aber jede andere Art der Verbindung als Bajonett-Anschluß oder ähnliche Lösungen sind möglich. Fig. 8 zeigt die klare Form der Kompaktlampe von unten.
  • Wesentlich ist die Anordnung der zweiten Elektrode (5) am unteren Ende des Innenrohres (8), um eine gleichmäßige Ausbildung der Gasentladung zu erreichen. Der zugehörige Anschluß (6) ist im Innenrohr (8) mit der Elektrode (5) verbunden.
  • Fig. 9 zeigt ein wesentlich verbessertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Gasentladungsgefäßes. In diesem Beispiel ist das Volumen des Entladungsraumes durch einen größeren Radius des Innenrohres (8) verringert. Der Abstand zwischen Innenrohr (8) und Außenhülle (2) ist verkleinert. Billigeres Evakuieren und Füllen mit Gas ist die Folge.
  • Das Innenrohr (8) ist mit einer Beschichtung (21) versehen, die mehrere Aufgaben erfüllen kann. Als elektrisch leitende Schicht begünstigt sie kapazitiv das Zündverhalten der Gasentladung. Als gut reflektierende Schicht reflektiert sie die im Gasentladungsraum auftretende Ultraviolettstrahlung und regt den Leuchtstoffbelag (9) zur intensiveren Lichtabgabe an. Eine höhere Lichtausbeute ist die Folge.
  • Da nur die Außenhülle (2) einen Leuchtstoffbelag (9) besitzt, werden nur tatsächlich Licht aussendende Flächen beschichtet und bisher abgedeckte oder abgeschattete Teilflächen nicht unnötig mit den sehr teuren Leuchtstoffen belebt. Eine weitere Kostensenkung ist die Folge.
  • Die in Fig. 9 schematisch als aufgedampfte, ringförmige Elektrode (10) mit ihren Anschlüßen (12) hat direkte Verbindung zum Vorschaltgerät (7), welches auch über den Anschluß (6) mit der Eletrode (5) in Verbindung steht.
  • Auch der schematisch dargestellte Hohlraum (14) im Bereich der Elektrode (5) begünstigt die Gasentladung. Er stellt eine Ionisierungskammer dar, welche eine gleichförmige Funktion fördert.
  • Der Fig. 9 ist klar zu entnehmen, daß infolge der Unterbringung von Teilen des Vorschaltgerätes (7) im Innenrohr (8) die gesamte Baulänge der Kompaktlampe (1) verkleinert werden kann.
  • Fig. 10 zeigt ein schematisches Schaltbild einer ringförmigen Elektrode (10), welche in mehrere Segmente (11) unterteilt ist. Jedes Segment (11) hat einen Anschluß (12), welcher mit dem Vorschaltgerät (7) in Verbindung steht. Das Vorschaltgerät (7) steuert die einzelnen Segmente in schneller Folge zyklisch an, so daß die den Segmenten (11) zugeordneten Bereiche der Gasentladung flimmerfrei beaufschlagt werden.
  • Fig. 11 zeigt eine andere Variante der Ansteuerung der Segmente (11). In diesem Beispiel sind die Segmente (11) durch Kopplungselemente (13) verbunden, so daß sie unabhängig voneinander arbeiten können.
  • Fig. 12 zeigt ebenfalls schematisch, daß auch die Beheizung der Elektroden (3) oder (5) ohne weiteres möglich ist. Es sind lediglich zusätzliche Heizanschlüße (15,16) erforderlich.
  • Auch zusätzliche Zündelektroden (17) sind in bekannter Art möglich und in Fig. 12 schematisch dargestellt.
  • Aus den Beispielen sind die Erfindungsgedanken gut erkennbar und die allgemeine breite Auslegung der Erfindung deutlich. Alle bisher üblichen Konstruktionen können unbeschränkt angewendet werden. Sei es in der Art der Steckverbindungen, oder in bezug auf die Schaltbilder der elektronischen Vorschaltgeräte oder der verschiedenen Fassungen. Auch die verwendeten Materialien für die Bauteile, ob Glas, Kunststoff oder Metall, sind dem Konstrukteur überlassen.

Claims (13)

  1. Gasentladungsgefäß für Kompaktlampen, bestehend aus einer evakuierten oder gasgefüllten, zumindest teilweise transparenten, allseitig dicht geschlossenen Außenhülle, die zumindest mit zwei Elektroden mit Anschlüßen zur Stromzuführung von einem Vorschaltgerät, ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Außenhülle (2) etwa dem Außendurchmesser der Kompaktlampe (1) entspricht und die Elektrodenanschlüße derart angeordnet sind, daß sie mit dem Vorschaltgerät (7) direkt, aber lösbar, zu einer kompletten Kompaktlampe (1) verbindbar sind.
  2. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der Außenhülle (2) die erste Elektrode (3) mit ihrem Anschluß (4) angeordnet ist und die zweite Elektrode (5) auf der etwa gegenüberliegenden Seite der Außenhülle (2) vorgesehen ist, wobei deren Anschluß (6) über ein etwa zentral angeordnetes, abgedichtetes Innenrohr (8) nach außen geführt ist.
  3. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Innenrohres (8) so groß ist, daß sich zwischen Innenrohr (8) und Außenhülle (2) ein optimaler Abstand von maximal 12 Millimetern ergibt.
  4. Gasentladungsgefäß nch Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innenrohr (8) zumindest Teile des Vorschaltgerätes (7) hineinragen.
  5. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Innenseite der Außenhülle (2) mit einem Leuchtstoffbelag (9), zumindest teilweise beschichtet ist.
  6. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (8) zumindest teilweise mit einem leitenden und/oder gut reflektierenden Belag versehen ist.
  7. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Elektroden (3,5) ringförmig ausgebildet ist.
  8. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Elektrode segmentförmig unterteilt ist und jedem Segment (11) Anschlüße (12) zugeordnet sind.
  9. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (11) über ihre Anschlüße (12) von dem Vorschaltgerät (7) zyklisch angesteuert werden.
  10. Gasentladungsgefäß nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (11) alle gemeinsam, oder in Gruppen über elektrische Kopplungselemente (13) vom Vorschaltgerät (7) angesteuert werden.
  11. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest um eine der Elektroden (3,5) ein Hohlraum (14) als Ionisierungskammer vorhanden ist.
  12. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung der Elektroden (3,5) weitere Heizanschlüße (15,16) vorhanden sind.
  13. Gasentladungsgefäß nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Zündung der Gasentladung Zündelektroden (17) vorhanden sind.
EP91114160A 1990-09-03 1991-08-23 Gasentladungsgefäss für Kompaktlampen Expired - Lifetime EP0474065B1 (de)

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EP0474065A1 true EP0474065A1 (de) 1992-03-11
EP0474065B1 EP0474065B1 (de) 1995-06-14

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP91114160A Expired - Lifetime EP0474065B1 (de) 1990-09-03 1991-08-23 Gasentladungsgefäss für Kompaktlampen

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