DE2221719C2 - Vorrichtung mit einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe - Google Patents

Description

te die Energierelaxationszeit (in Sekunden) der

Elektronen im Entladungsgefäß und το die Diffusionbzeit (in Sekunden) der Elektronen

im Entladungsgefäß darstellen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Stromes durch die Lampe von Zeit zu Zeit umgekehrt .vird und daß der Druck des Edelgases (der Edelgase) höchstens P"0 Pa beträgt und das

Verhältnis ——■- zwischen 0,35 und 0,65 liegt,

ausgenommen der Wertebereich, in dem der Druck

Inzwischen 533 und 800 Pa und gleichzeitig ——-zwi-

sehen 0,35 und 0,4 liegt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich die Lampe in einer Brückenschaltung befindet dadurch gekennzeichnet daß in jedem der Brückenzweige ein Transistor (7 bis 10) vorhanden ist und daß noch ein weiterer Transistor (11) mit der Brückenschaltung in Reihe liegt

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40

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Niederdruckquecksüberdampfentladungs'ampe mit einem länglichen Entladungsgefäß, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und außer Quecksilber zumindest ein Edelgas enthält, wobei zwei Klemmen einer Spannungsquelle durch eine Reihenschaltung der Lampe und wenigstens eines steuerbaren Schaltelementes verbunden sind und das Schaltelement mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, welche dieses Schaltelement periodisch derart steuert, daß die Lampe von einem intermittierenden Strom durchflossen wird und daß eine Periode der Lämpenspeisühg aus einem Zeitintervall von W Sekunden, während dem Strom durch die Larripe fließt, und einem praktisch stromlosen Zeitintervall Von R Sekunden besteht, wobei der Druck 6$ im Entladungsgefäß und dessen Durchmesser derart gewählt sind, daß die Bedingung te<td erfüllt ist, und die Dauer einer Periode W+ R der Lampenspeisung einen Wert zwischen 2π · τ ζ und 2% · το aufweist worin

te die Energierelaxationszeit (in Sekunden) der

Elektronen im Entladungsgefäß und το die Diffusionszeit (in Sekunden) der Elektronen im Entladungsgefäß darstellen.

AB

Unter Energierelaxationszeit ist hierbei verstehen, wobei

A der mittlere fraktionelle Energieverlust pro Zusammenstoß eines Elektrons ist (fraktionell bedeutet hier, daß der Energieverlust in der Energie des Elektrons vor dem Zusammenstoß ausgedrückt ist), und

B die mittlere Anzahl von Zusammenstößen eines Elektrons mit anderen Nichtelektronenteilchen im Entladungsgefäß pro Sekunde ist

Unter Diffusionszeit ist hier die in Sekunden ausgedrückte Zeit zu verstehen, die ein Elektron durchschnittlich braucht um die Wand des Entladungsgefäßes zu erreichen.

Eine derartige Vorrichtung wird im älteren deutschen Patent 20 53 517 vorgeschlagen. Dieses Patent betrifft vor allem Neonlampen, bei denen festgestellt wurde, daß ein Füllgasdruck von mindestens 533 Pa, insbesondere von 660 bis 3333 Pa, in Kombination mit einem

W
Verhältnis von < 0,4 sowohl zu einer hohen

Lichtausbeute (Iäi/W) als auch zu einer annehmbaren Lebensdauer führen kann.

Die Ausbeute der bei Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen (Leuchtstofflampen) wichtigen Umwandlung von elektrischer Energie in Ultraviolettstrahlung ist jedoch im Gegensatz zur Situation beim Erregen von sichtbarem Licht in den erwähnten Neonlampen von der Stromdichte in der Lampe abhängig. Diese Abhängigkeit bei Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen ist derart daß eine geringere Stromdichte zu einer größeren Ausbeute führt Eine

w
Verringerung von ——- führt jedoch auch zu einer

W+ R
Ausbeute. Ein

kleineres Verhältnis von

größeren
W

bedeutet jedoch gerade eine größere Stromdichte

bei gleichbleibender Lampenleislung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, de/i

Edelgasdruck und das Verhältnis von für Nieder

rr + R

druckquecksilberdampfentladungslampen so zu wählen, daß die Lichtausbeute dieser Lampen bei hoher Lebensdauer möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Richtung des Stromes durch die Lampe von Zeit zu Zeit umgekehrt wird und daß der Druck des Edelgases (der Edelgase) höchstens 800 Pa beträgt und das

Verhältnis ■—— zwischen 0.35 und 0,65 liegt, ausgenom

rV f R

men der Wertebereich, in dem der Druck zwischen 533

W
und 800 Pa und gleichzeitig Tfr—t zwischen 035 und 0,4

W ~\r R

Durch die an sich aus der DE-OS 20 36 627 bekannte von Zeit zu Zeit auftretende Richtungsänderuni; des Lampenstromes wird eine Anhäufung von Quecksilber an einem Lampenende vermieden. Das angegebene

Verhältnis

IV+R

bedeutet eine nicht allzu große

Stromdichte, so daß der Edelgasdruck in der Lampe nicht so groß zu sein braucht um eine Zerstäubung der Elektroden zu verhindern und der Lampe eine relativ lange Lebensdauer zu verschaffen.

W
Verhältnisse von urn 0,5 sind an sich bereits

bekannt (FR-PS 14 56 460). Die Kombination von

W ———mit der sehr kurzen Periodendauer W+R

(zwischen 2 π · ve und 2 π ■ vd) führt nach der Erfindung zu einer beträchtlichen VergröOierung der Ausbeute von Niederdruckquecksilberdampfentladungsiampen.

Vorzugsweise ist die Lampe bei einer Vorrichtung nach der Erfindung in eine Brückenschaltung aufgenommen, wobei in jedem der Brückenzweige ein Transistor vorhanden ist und noch ein weiterer Transistor mit der Brückenschaltung in Reihe liegt Hierbei sorgen die Brückentransistoren für die Richtungsänderung des Lampenstroms, während der weitere Transistor das Aus- und Einschalten zu Anfang bzw. am Ende einer Ruhepause zwischen zwei Stromimpulsen bewirkt Diese Lösung vereinfacht die Anforderungen hinsichtlich der Steuerungssynchronisierung der Transistoren.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert Darin ist eine elektrische Schaltung mit einer zu speisenden Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe angegeben.

Mit 1,2 sind die Anschlußklemmen für die Anschlüsse an eine Gleichstromquelle bezeichnet Die Bezugsziff~r 3 bezeichnet eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einer Länge von 122 cm und einem kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 3,8 cm. Der Quecksilberdruck betrug etwa 0,8 Pa.

Außer Quecksilber enthielt das Entladungsgefäß der Lampe auch ein zu 75% aus Argon und zu 25% aus Neon bestehendes Füllgas, Gesamtgasdruck 333 Pa. Die normale I.ampenleistung betrug bei einer Speisung von 50 Hz 40 Watt

An ihren Enden ist die Lampe 3 mit einer inneren Elektrode 5 bzw. 6 versehen. Die Lampe 3 befindet sich in einer Diagonalen einer Transistorbrücke mit den Transistoren 7 bis 10. Ein Transistor 11 liegt in Serie mit der Brücke. Die Buchstaben ·, b...i bezeichnen Anschlüsse von u. a. den Basen der Transistoren. Dieje Anschlüsse führen zu entsprechend numerierten Anschlüssen einer über die Klemmen 13, 14 gespeisten Steueranordnung 12.

Im Betriebszustand werden über die Anschlüsse a bis g die Transistorenkombinationen 7, 10 und 8, 9 abwechselnd in den leitfähigen Zustand versetzt, wodurch der Strom durch die Lampe 3 stets seine Richtung umkehrt. Der Transistor 11 verwirklicht die Pausenzeiten zwischen den Stromimpulsen.

Im erörterten Ausführungsbeispiel war der innere Widerstand der Gleichstromquelle groß genug, um den Lampenstrom zu begrenzen. Gewünschtenfalls kann eine derartige Begrenzung jedoch dadurch erhalten werden, daß in den Diagonalzweig der Brücke ein kleiner Kondensator in Serie mit der Lampe 3 aufgenommen wird.

In einer bestimmten Situation betrug die Frequenz

ί J etwa 50 kHz, und das Verhältnis von ——-

war 0,5.

Für einen Vergleich dieser Situation mit anderen Speisungen, wobei die Lampenleistung stets 40 Watt betrug, wird auf die folgende Tabelle hingewiesen. In dieser Tabelle ist der optimale Lumen/Watt-Wert der Lampe 3 bei einer Speisung aus einem 50-Hz-Netz auf 100% festgestellt Ferner sind die Lumen/Watt-Werte im Fall einer Speisung der Lampe aus einer 8-kHz-Quel-Ie, einer 20-kHz-Quelle, einer Gleichspannungsquelle und in der letzten Zeile im Falle einer Speisung entsprechend der Erfindung angegeben.

Die Momentanspannungen der ! <etze von 50 Hz, 8 kHz und 20 kHz änderten sich praktisch sinusförmig mit der Zeit Bei sinusförmigen Wechselspamrjngen mit einer höheren Frequenz als 20 kHz trat keine weitere Erhebung der Lichtausbeute auf.

Art der Speisung

Lumen/Watt in % von Lumen/Watt bei
Speisung mit 50 Mz

50Hz

Nicht erfindungsgemäß
8 kHz
20 kHz
Gleichspannungsciuelle

Erfindungsgemäß
50 kHz

100

etwa 108
etwa 108

111

Im angegebenen Fall entsprechend der Erfindung betrug:

te etwa 1 nsek, und
τ_ο etwa 1000 μβεΐς.

Die Periodendauer W+ R = 20 μsek lag zwischen 2πτ_ε gleich etwa 6 jisek und 2πτ_ο gleich etwa 62üO usek.

Aus der Tabelle geht hervor, daß die Ausbeute im Falle der Erfindung am größten ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem länglichen Entladungsgefäß, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und außer Quecksilber zumindest ein Edelgas enthält, wobei zwei Klemmen einer Spannungsquelle durch eine Reihenschaltung der Lampe und wenigstens eines steuerbaren Schaltelementes verbunden sind und das Schaltelement mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, welche dieses Schaltelement periodisch derart steuert, daß die Lampe von einem intermittierenden Strom durchflossen wird und daß eine Periode der ;5 Lampenspeisung aus einem Zeitintervall von W Sekunden, während dem Strom durch die Lampe fließt, und einem praktisch stromlosen Zeitintervall von R Sekunden besteht wobei der Druck im Entladungsgefäß und dessen Durchmesser derart gewählt sind, daß die Bedingung τε< το erfüllt ist, und die Dauer einer Periode W+ R der Lampenspeisung einen Wert zwischen 2jt · TTt und 2π ■ το aufweist, worin