DE2109898B2

DE2109898B2 - Leuchtstofflampe mit kleinen Abmessungen

Info

Publication number: DE2109898B2
Application number: DE19712109898
Authority: DE
Inventors: Ei Takatsuki Mukai; Masatake Yao Suoh
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-03-03
Filing date: 1971-03-02
Publication date: 1974-11-14
Also published as: FR2084100A5; DE2109898A1; CA921541A; GB1330045A

Description

Die Leuchtstofflampe besitzt die Vorteile, daß sie melt, wodurch der in der Lampenröhre sich einsteleine größere Lichtausbeute als die Glühlampe besitzt lende Quecksilberdampfdnick durch die Temperatur und eine große Spektralbreite der erzeugten Farben an dieser Ausbauchung bestimmt wird,
aufweist und einmalige Eigenschaften hervorruft, die 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nicht von der tragbaren Leuchte erhalten werden Leuchtstofflampe der eingangs genannten Art zu können, die eine Glühlampe verwendet. Die zur Zeit schaffen, die bei kompaktem Aufbau und niedrigem im Gebrauch befindlichen Leuchtstofflampen besitzen Energieverbrauch eine hohe Leuchtdichte und lange die Nachteile, daß die kleinste verwendete Leucht- Lebensdauer erreichen läßt.

stofflampe, obwohl es wünschenswert ist, daß die 45 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest Lichtquelle für die tragbare Leuchte so klein wie einer der die Lampenelektroden umfassenden Röhrenmöglich ist, einen Außendurchmesser von etwa abschnitt _. renüber dem die positive Säule umfas-15 mm, eine Röhrenlänge von etwa 135 mm und eine senden P nr ibschnitt erweitert ist, um die Schwär-Nennleistung von 4 Watt hat, was noch zu groß für zung < >i.. :., cdampftes Elektrodenmaterial zu vereine tragbare Leuchte ist. Da die Leuchtstofflampe so meiden -■; ·. :n Dampfdruck zu steuern,
eine beträchtlich niedrigere Leuchtdichte als die Bei der erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe wird

Glühlampe besitzt, hat sie weiterhin nicht notwendi- der sich in ihr einstellende Druck durch die kühlsten gerweise die für eine tragbare Leuchte erforderliche Stellen bestimmt; dies ist naturgemäß der erweiterte hohe Kondensationsfähigkeit. Abschnitt, da dort die Stromdichte am niedrigsten ist.

Eine Leuchtstofflampe könnte in ihrer Größe ver- 55 Dadurch wird erreicht, daß in dem die positive Säule ringert werden, wenn ihre Röhrenlänge gekürzt ist; umfassenden engeren Abschnitt der Druck niedrig dadurch ergibt sich jedoch ein kürzerer Abstand der gehalten werden kann, so daß die Leuchtdichte nicht Elektroden, wodurch die Länge des Teils der Leucht- herabgesetzt wird. In dem die positive Säule umfasstofflampe verkürzt wird, die von einer positiven senden engeren Röhrenabschnitt findet keine unmit-Säule eingenommen ist, die die wichtigste Rolle bei 60 telbare Elektrodenemission statt, so daß in diesem der Lumineszenz spielt.^; Dadurch wird die Lichtaus- Abschnitt keine frühzeitige Schwärzung auftritt, wobeute der Lampe kleiner, wodurch es unmöglich ist, mit die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Leuchtdie Leuchtdichte zu verbessern. Es gibt nun zwei stofflampen erheblich vergrößert wird.
Wege zur Verbesserung der Leuchtdichte der Lampe; Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungs-

einer besteht darin, den Lampenstrom zu erhöhen, 65 gemäßen Leuchtstofflampe besteht darin, daß der Inwährend der andere darin besteht, den Innendurch- nendurchmesser des die Lampenelektroden umfassenmesser der Röhre zu verringern. Die erste Methode den Röhrenabschnittes 8 bis 14 mm und der Nennbringt: den Quecksilberdampfdruck zur Erhöhung, lampenstrom weniger als 125 mA beträgt.

Die erfindungsgemäße Leuchtstofflampe kleiner wird auf einem Pegel gehalten, der der niedrigsten Abmessung findet ihre Anwendung nicht nur bei der Röhrentemperaturen entspricht. Dabei hat nariireiner tragbaren Leuchte, sondern auch als Innen- lieh die Röhrenwand an dem durch den Pfeil belampe oder Signallampe, die bei Fahrzeugen, wie zeichneten geschlossenen Ende die niedrigste Tempe-Automobilen, verwendet wird, und als Lichtquelle für 5 ratur. Die Strahlungsausbeute der Ultraviolettstrah-Bildwiedergabezwecke. So ist die erfindungsgemäße lung von 253,7 mn, die zum Leuchten des Leucht-Leuchtstofflampe in Gebieten anwendbar, wo es bis- Stoffs in einer Niederdruck- Quecksilberdampfentlaher als relativ schwer angesehen wurde, die konven- dungslampe beiträgt, ist am höchsten bei einem bei tioneUen Leuchtstofflampen τα verwenden, und dies 40° C entwickelten Quecksilberdampfdruck, und dazeigt die großen Möglichkeiten, die die erfindungs- io her ist es wünschenswert, daß die Röhrenwand der gemäße Leuchtstofflampe für industrielle Anwendun- brennenden Lampe bei 40° C gehalten wird. Wie gen hat. sich aus F i g. 2 ergibt, beträgt der am meisten ge-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- eignete Wert des Innendurchmessers B des die Elektischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher troden einer Lampe enthaltenden Abschnitts bei erläutert. 15 einem Lampenstrom von 90 mA etwa 10 mm. Da mit

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungs- der Erfindung der Nenn-Lampenstrom unter 125 mA gemäßen Leuchtstofflampe kleiner Abmessung; reduziert werden soll, ist es nötig, daß die Abmes-

Fig. 2 bis 5 zeigen Ergebnisse eines TeUs von sung B kleiner als 14mm ist. Weiterhin sollte hin-Messungen, die bei einem Prototyp der erfindungs- sichtlich der Frühschwärzung der Lampe die Abgemäßen Leuchtstofflampe zur Erreichung optimaler ao messung B bis auf 8 mm reduziert werden — in AbAbmessungen von deren Einzelteilen vorgenommen hängigkeit davon, wie die Wendel der negativen Elekwurden, und trode angeordnet ist. Unter Berücksichtigung der

F i g. 6 zeigt eine Schnittansicht einer anderen Aus- Frühschwärzung der Lampe und eines geeigneten führungsform der erfindungsgemäßen Leuchtstoff- Quecksilberdampfdrucks kann mit anderen Worten lampe kleiner Abmessung. 25 gesagt werden, daß dei geeignete Innendurchmesser

In F i g. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Glas- der die Elektroden enthaltenden Röhrenabschnitte röhre, in der der Innendurchmesser A des Röhrenab- bei der Bildung einer Leuchtstofflampe mit einem Schnitts, der die positive Säule umgibt, kleiner ist als Nenn-Lampenstrom von 125 mA oder weniger auf der Innendurchmessers des Röhrenabschnitts, der 8 bis 14mm eingestellt werden sollte,
die Elektrode und deren unmittelbare Umgebung um- 30 Zusätzlich zur Kleinheit der Abmessungen und zu gibt. Die Innenoberfläche der Röhre ist mit Leucht- dem niedrigen Energieverbrauch wird die Oberflästoff 2 bedeckt, und einige mg Quecksilber und einige chenleuchtdichte und die Lichtabgabe (Lichtstrom) mmHg Edelgas sind in der Röhre enthalten. Ein pro Längeneinheit der Röhre vergrößert, was für eine Elektrodenpaar 3 und 4 ist einander gegenüber in den tragbare Lampe erforderlich ist; außerdem wird die Enden der Röhre 1 angeordnet. Da der Innendurch- 35 Lichtausbeute (das Verhältnis des gesamten Lichtmesser der Röhre an dem Röhrenabschnitt, der die stromes der Lampe zur Energieaufnahme der Lampe) positive Säule umgibt, kleiner gemacht ist als an den verbessert, was allgemein als bei einer Leuchtstoff-Abschnitten um die Elektroden, steigt die Tempera- lampe zu erfüllende Bedingung zu betrachten ist. In tür des die positive Säule umgebenden Röhrenab- dieser Hinsicht wurden nach Bestimmung eines spezischnitts mehr an als die Temperatur der Röhrenab- 40 fizierten Wertes der Abmessung B durch die im vorschnitte um die Elektroden, und daher wird der hergehenden beschriebenen experimentellen Untersu-Quecksilberdampfdruck in der Röhre von der Tem- chungen verschiedene Tests zur Bestimmung eines peratur innerhalb der Enden der Röhre gesteuert. geeigneten Bereichs der Größe A durchgeführt, die Darum tritt kein Problem eines erhöhten Quecksilber- der Innendurchmesser des die positive Säule bedampfdrvcks in der Röhre und des resultierenden 45 deckenden Röhrenabschnitts ist. Die Ergebnisse der Abfalls der Lichtausbeute auf, was der Fall ist, wenn Tests werden im folgenden erläutert, wobei für das die Stromdichte in einer gewöhnlichen Lampe mit Maß B=IO mm angenommen wurde,
einem uniformen Innendurchmesser erhöht ist. Die Beziehungen zwischen dem Innendurchmes-

Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um opti- ser A (mm) des die positive Säule überdeckenden male Abmessungen A und B der Leuchtstofflampe 5° Röhrenabschnitts und der relativen Leuchtdichte b in der in Fig. 1 gezeigten Form hinsichtlich Wirt- des gleichen Abschnitts sind in Fig. 3 veranschauschaftlichkeit und ihrer Eigenschaften zu bestimmen. licht, wobei der Lampenstrom der Parameter ist. In Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im F i g. 4 sind die Beziehungen zwischen dem Innenfolgenden kurz beschrieben. durchmesser A (mm) des die positive Säule über-

Zur Bestimmung des Innendurchmessers B an den 55 deckenden Röhrenabschnitts und dem Relativwert / die Elektroden enthaltenden Röhrenabschnitten wur- des Lichtstromes pro Längeneinheit des gleichen den zuerst vier Arten Leuchtstofflampen erzeugt, Röhrenabschnitts veranschaulicht, wobei der Lamderen Abstand zwischen dem geschlossenen Ende der penstrom der Parameter ist. In F i g. 5 sind die BeRöhre und der negativen Elektrode (C in Fig. 1) Ziehungen zwischen dem Durchmesser A (mm) und etwa 15 mm beträgt und deren Innendurchmesser B 6° dem Relativwert η der Lichtausbeute veranschaulicht, der die Elektroden enthaltenden Röhrenabschnitte wobei die Länge (in F i g. 1 als I angezeigt) des den jeweils 8, 10, 12 und 14 mm beträgt. Diese Lampen Innendurchmesser A aufweisenden Röhrenabschnitts wurden bei Normaltemperatur (Raumtemperatur von 40 mm ist und der Lampenstrom den Parameter biletwa 20° C) eingeschaltet, und die Röhrentemperatu- det. Je größer das Maß I, desto mehr ist natürlich die ren wurden bei verschiedenen Lampenströmen ge- 65 Lichtausbeute η erhöht. Wie sich aus den Zeichnunmessen. Die niedrigste der gemessenen Röhrentempe- gen ersehen läßt, ist die Leuchtdichte b der positiven raturen ergab sich, wie in F i g. 2 veranschaulicht ist. Säule um so mehr erhöht, je geringer der Innendurch-Der Quecksilberdampfdruck innerhalb der Röhre messer A ist, jedoch erreicht der Lichtstrom pro Lan-

geneinheit einen Maximalwert, wenn der Röhren-Innendurchmesser etwa 6 bis 7 mm beträgt. Andererseits ist die Lichtausbeute η bei einem Röhren-Innendurchmesser von 7 mm maximal. Hinsichtlich der Lampeneigenschaften ist es daher nicht erwünscht, den Röhren-Innendurchmesser A zu sehr zu reduzieren; zusammenfassend gedacht sollte der Röhren-Innendurchmesser A am besten zumindest halb so groß sein wie der Röhren-Innendurchmesser B.

Im vorhergehenden wurde eine Erläuterung der speziell konstruierten erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe zur Bestimmung deren meistgeeigneten Werte angegeben. Es werden nun Werte für einige Ausfiihrungsformen angegeben:

	Aus	Aus-	Lampe
	führungs-	führungs-	FL4W
	form	fortn
			(zum
	I	Π	Vergleich)
Innendurchmesser B
des Röhrenabschnitts
mit Elektrode (mm)	10	13	14
Innendurchmesser A
des die positive Säule
überdeckenden Röh
renabschnitts (mm)	6	8	14
Länge Z des Röhren
abschnitts mit dem
Innendurchmesser A
(mm)	40	60
Elektrodenabstand
(mm)	55	75	70
Lampenstrom (mA) ...	80	110	125
Lampenspannung (V)..	36	35	33
Lampenleistungs
aufnahme (W)	2,5	3,2	3,8
Lichtstrom pro Längen
einheit der positiven
Säule (Lm/mm)	1,48	1,75	1,10
Gesamtlichtstrom (Lm)	78	130	120
Lichtausbeute (Lm/W)	31	41	32
Leuchtdichte der positi
ven Säule (cd/cm²) ..	2,5	2,2	0,7

Aus der vorhergehenden Tabelle ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Leuchtstofflampe eine mehr als dreifache Leuchtdichte besitzt, eine gleiche oder größere Lichtausbeute und — wie aus den Abständen S zwischen den Elektroden zu sehen ist — in der Röhrenlänge gleich oder kürzer ist als die Leuchtstofflampe FL 4 W, die die zur Zeit verfügbare kleinste Leuchtstofflampe ist. Weiterhin beträgt der Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe

ίο nur 2 bis 3 Watt.

Wie vorstehend ausgeführt wurde, hängt der Quecksilberdampfdruck in der Röhre von der niedrigsten Temperatur in der Röhre ab, und daher ist, falls eine Belastung ausgeübt wird auf die Steuerung des Quecksilberdampfdrucks, abgesehen von der Frühschwärzung der Lampe, nicht immer notwendig, zwei Röhrenabschnitte mit einem größeren Innendurchmesser B vorzusehen, wo die Elektroden enthalten sind; sondern es genügt zur Hervorbringung der-

ao selben Wirkung, einen der Röhrenabschnitte vorzusehen. In dem Fall, wo die Lampe selbst beim direkten Anschließen einer Gleichspannung eingeschaltet wird, arbeitet die mit dem positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle verbundene Elektrode der

as Lampe als eine positive Elektrode. Daher besteht kein Bedarf für eine gewendelte heiße Kathode, die eine Elektronen emittierende Substanz enthält; sondern lediglich eine Elektrode aus einem Metallstück dient dem Entladungszweck. So bewirkt das Nicht-Vorhandensein einer von der Elektrode zerstreuten, Elektronen emittierenden Substanz keine Frühschwärzung der Lampe, selbst wenn der Innendurchmesser dieses Abschnitts der Röhre so klein jst wie der die positive Säule überdeckende Abschnitt. In anderen Worten, es ist in einem solchen Fall möglich, eine Röhre mit nur einem größeren Röhrenabschnitt zu verwenden, der eine Elektrode enthält, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist.

Durch die Erfindung wird somit eine klein bemessene Leuchtstofflampe mit Niederdruck-Quecksilberdampf und einem Nennlampenstrom weniger ali 125 mA geschaffen, in der der Innendurchmesser de* Mittelabschnitts eines Leuchtrohrs kleiner ist als dei an zumindest einem der Enden der Röhre, wodurcl eine äußerst helle, kompakte Lampe mit niedrigen Energieverbrauch gebildet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 weim die Lampe eingeschaltet ist, wodurch die Licht-Patentansprüche: ausbeute verringert wird. Andererseits bringt letztere

1. Leuchtstofflampe mit kleinen Abmessungen Methode Probleme einer früheren Schwärzung der für tragbare Leuchten, dadurch gekenn- Lampe und einer besseren Ausbildung mit sich, die zeichnet, daß zumindest einer der die Lam- 5 erforderlich ist, um eine Elektrodenanordnung an penelektroden umfassenden Röhrenabschnitte ge- einer Röhre mit einem gerufen Außendurchmesser genüber dem die positive Säule umfassenden zu befestigen. Die frühere Schwärzung der Lampe Rohrabschnitt erweitert ist, um die Schwärzung wird im allgemeinen durch den kurzen Abstand zwidurch abgedampftes Elektrodenmaterial zu ver- sehen der negativen Elektrode der Lampe und der meiden und den Dampfdruck zu steuern. io Röhrenwand bewirkt durch den es den auf den nega-

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch tiven Elektroden gebildeten Oxyden leicht gemacht gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (B) wird, bis zur Innenfläche der Rohrenwand zu fliegen, des die Lampenelektroden umfassenden Röhren- wenn die Lampe brennt.

abschnittes 8 bis 14 mm und der Nennlampen- Es sind bereits Leuchtstofflampen mit kleinen Ab-

strom weniger als 125 ωΑ beträgt. 15 messungen für tragbare Leuchten bekannt, bei denen

die Entladungsstrecke einen kleineren Innendurch-

messer aufweist als der Teil, in welchem die Elektroden untergebracht sind (französische Patentschrift

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstoff- 755 326, schweizerische Patentschrift 161685, brilampe mit kleinen Abmessungen für tragbare Leuch- 20 tische Patentschriften 360 296 und 307 982). Bei dieten sen Leuchtstofflampen bestand das Problem, eine

Als Lichtquelle für eine tragbare Leuchte mit relativ umfangreiche Elektrodenanordnung unterzu-Trockenelement-Zellen als Energieversorgung wurde bringen und gleichzeitig eine vernünftige Leuchtim allgemeinen eine klein bemessene Glühlampe dichte zu erreichen. Dies machte die unterschiedniedriger Leistung verwendet. Später wurde ein Ver- 25 liehen Durchmesser erforderlich, jedoch trat dabei fahren entwickelt, bei welchem eine Gleichspan- das Problem der Lampenschwärzung durch aufgenungs-Energie mittels einer Oszillatoreinrichtung, die dampftes Elektrodenmaterial nicht auf. Das gleiche ein Halbleiterelement verwendet, in eine Hochfre- gilt für eine bereits bekannte Blitzröhre (deutsche quenzenergie umgewandelt werden kann, wobei die Patentschrift 897 199), bei der die Entladungsstrecke an einen Lichtquellenanschluß anzulegende Spannung 30 verengt wurde, um ihre Querschnittsbelastung zu erim Bedarfsfall durch einen Transformator heraufge- höhen.

setzt werden kann. Dadurch kam eine Leuchtstoff- Zur Erreichung eines gleichbleibenden Dampfentladungslampe, bei der Niederdruck-Quecksilber- drucks sind andererseits bei Leuchtstofflampen Ausdampf verwendet wird (im folgenden als Leuchtstoff- bauchungen bekanntgeworden (»Elektrizitätsverwerlampe bezeichnet), als Lichtquelle für eine tragbare 35 rung, Januar/Februar 1960«, S. 9 bis 14), in denen Leuchte in Gebrauch. sich Kondensat des verwendeten Quecksilbers sam-