SE457033B - Kompaktlysroer - Google Patents

Description

45,7 033 urladdningsrum, vilket elektronströmmen mellan elektroderna vid lampans drift genomlöper. Att elektronströmmen måste ändra riktning vid övergång från ett rakt rör via ett sammanbindningsrör till ett annat rakt rör är oväsentligt för ljusutbytet, såvida inte sammanbindningsröret har mindre diameter än de raka rören.

Vid kompaktlysrör såsom vid andra lågtrycks-gasurladdnings- lampor bildas mellan elektroderna en positiv pelare av en ljusbàge, vilken i lampan passerar genom en ädelgas blandad med kvicksilverånga. Gastrycket i ett kompaktlysrör hålles under 500 Pascal (Pa), och vid driftstemperatur utgör kvick- silvrets partialtryck mindre än 1 Pa därav. Ädelgasens funktion är att underlätta lampans tändning vid en acceptabel startspänning, och att höja sannolikheten för kollisioner mellan elektronerna och kvicksilveratomer vid lampans drift. I det låga kvicksílverångtrycket, som före- ligger vid 40°C, uppstår optimum för bildning av kvicksilv- rets resonanslinjer, vilka ligger inom det ultravioletta området, nämligen vid 253,7 och 185 nanometer (nm). ÄV det sålunda bildade ljuset svarar det av den längre våglängden för 85% av intensiteten, medan den kortare våglängden bidra- ger med 15%. Om enbart kvicksilverånga funnes i ett lysrör, skulle elektronerna praktiskt taget bara kollidera med rörets väggar och kvicksilveratomer, varigenom elektronernas energi genom avsaknaden av lyspulver skulle omvandlas till värme och inte till ljus.

Ett kompaktlysrör av ovan beskriven H-form och ett fram- ställningsförfarande för detta är beskrivna i EP-A1-094133 (ansökningsnummer 83200640.7). Den däri beskrivna uppfin- ningen har till syfte att frambringa en pålitlig förslutning av de raka rörens ändar, i vilkas närhet tvärförbindnings- röret dem emellan 1 ett senare tillverkningssteg skall ut-I formasr Ett icke utsagt syfte är, att de materialtunna över- gångarna mellan de raka rören och dessas nämnda ändytor .A 457 033 skall kylas så pass av omgivande luft, att kondensation av i lysröret inneslutet kvicksilver sker här. Pâ så vis upprätt- hålls ett balanserat kvicksilverångtryck i lysröret, därför att ingen värmande urladdning förekommer i de raka rörens ändar bortom tvärförbindningsröret. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att frambringa ett kompaktlysrör med sådan utformning, att kvicksilvrets par- tialtryck i urladdningsrummet, under lysrörets drift, hålles på den nivå som ger maximal effekt med avseende på urladd- ningens bildning av strålning vid kvicksílvrets resonanslin- jer.

Ett ytterligare ändamål är att avskärma lysrörets elektro- der, så att det av dessa alstrade värmet till sin utbredning begränsas. Härigenom säkerställas, att en större del av de raka rören vid sina längst från lysrörets sockel belägna ändar får en 40°C ej överstigande temperatur. Detta är av särdeles stor vikt, då kompaktlysrör placeras i armaturer med reflektorer eller i glober. Vid sådana placeringar ven- tileras inte det av lysröret avgivna värmet bort i erforder- lig utsträckning, utan temperaturen 40°C överskrides inne i lysröret. Därigenom stiger kvicksilverångtrycket i detta, varav följer lägre intensitet i alstringen av strålning vid kvicksilvrets resonanslinjer.

För att uppnå de angivna ändamålen har uppfinningen givits de i efterföljande patentkrav uttryckta kännetecknen.

Uppfinningstanken bygger på, att i ett urladdningsrum i det utförande som används vid kompaktlysrör, den negativa rymd- laddningen koncentreras till rörets väggar, och en positiv pelare bildas mellan elektroderna med rymdladdningen 0 utmed sin axel. I varje ögonblick efter att lysröret tänt, är urladdningen mellan katod- och anodområdena enhetlig i axiell led. Vid urladdningen bildas samtidigt positiva joner och elektroner. Dessa koncentreras genom diffusion till rör- 457 033 väggen. Eftersom pelaren är enhetlig i axiell led, sker ingen partíkelförlust i denna riktning. Vid diffusionen rör sig elektronerna mycket snabbare än de positiva jonerna, beroende på elektronernas mindre massa, varigenom en posi- tiv rymdladdning utvecklas från rörets centrum och utåt.

Detta förbättrar förutsättningen för urladdning i den posi- tiva pelaren, och ökar därmed effekten i ultraviolettstràl- ningen.

Den metod som valts för att begränsa värmeutbredningen från elektroderna innebär, att de raka rören åtsnörts framför elektroderna. Det har därvid överraskande visat sig, att lysrörets livslängd flerfaldígats. Orsaken till detta har konstaterats vara, att átsnörningen av glasrören framför elektroderna i urladdningsströmmens väg innebär, att elektrontätheten ökar under den halvperiod elektroden fungerar som anod. Härav följer, att anodfallet reduceras, vilket medför sänkt temperatur på emissionsmassan, som elektroden är överdragen med. Denna sänkta temperatur sänker förångningshastigheten för emissionsmaterialet. Detta leder till ökad livslängd för elektroden och därmed för kompakt- lysröret.

Ett väsentligt bidrag till ökningen av livslängden för elektroden ger den reflektion av förângat emissionsmaterial som sker från det förträngda utrymmet runt elektroden, vilket begränsas av àtsnörningen av glasröret framför elektroden. De joner av emissionsmaterialet, som under en halvperiod frigöres från elektrodytan, har mycket begränsade möjligheter att röra sig i den i lysröret utbildade positiva pelarens axialled. Åtsnörningen medför att den positiva pelaren sammantryckes radiellt, varigenom endast en minimal negativ rymdladdning existerar utmed rörväggen i själva át- snörningen. Därigenom blir de frigjorda jonerna kvar i det förträngda utrymmet närmast elektroden för att under nästa halvperiod àterfalla till elektrodytan. 457 033 Jonerna som frigöres från emissionsmaterialet har betydligt större massa än elektronerna kring elektroden, och rör sig därför långsammare. Därav följer, att jonerna inte i nämn- värd omfattning når fram till rörväggen, innan urladdnings- strömmen ändrar riktning, och att de alltså inte utfaller på _ glasväggen, vilket eljest innebär att denna svärtas.

Förutom att åtsnörningen av rörväggen framför elektroden leder till reflektion av emissionsmaterialet, och därigenom starkt begränsar nedbrytning av detta, minskar det förekoms- ten av joner från emissionsmaterialet i urladdningsrummet.

Då en del av detta kan hållas vid en temperatur av 40°C, blir kvicksilvrets àngtryck under 1 Pa eller ungeför 0,5 x 10-3 torr, vilket är det tryck där relativa verkningsgraden för en ljusbåges alstrande av resonansstrålning i kvick- silverånga kulminerar. Vid lägre partialtryck för kvicksil- verånga blir det för glest mellan kvicksilveratomerna, varav följer färre kollisioner mellan dessa och elektroner, och således färre exiterade fotoner eller lägre intensitet i ultraviolettstrålningen. Vid högre partialtryck för kvick- silverángan blir det så tätt mellan kvicksilveratomerna, att alltför många kollisioner mellan dessa och elektroner blir elastiska, vilket även det innebär färre exiterade fotoner.

Den låga halten joner från emissionsmaterialet leder således till, att mycket få elektroner går förlorade i kollisioner med sådana joner. Alltså kolliderar ett stort antal elektro- ner med kvicksilveratomer, vilket leder till hög verknings- grad, dvs. högt ljusutbyte per tillförd Watt. Mätningar har visat, att ett kompaktlysrör enligt uppfinningen ger 3,5 lumen per Watt större ljusflöde än hittills kända sådana lysrör. ' I det följande kommer en föredragen utföringsform av kom- paktlysröret att beskrivas med hänvisningfitill efterföljande ritning, som visar en delvis skuren vy av kompaktlysröret. 457 035 Kompaktlysröret 1 består av två raka rör 2, 3, invändigt be- lagda med ett lyspulver av två- eller trebandstyp, och ett dem förbindande rör 4 beläget vid de raka rörens första * ändar 5, 6. De raka rörens andra ändar 7, 8 är gastätt an- slutna till en gemensam sockel 9. Denna är på sin rören 2, 3 motstående sida utformad med ett i tvärsnitt rektangulärt hus 10, innehållande tändare och förkopplingsdon. På ömse sidor om huset 10 förefinns kontaktstift 11, 12 för kompakt- lysrörets 1 strömförsörjning.

Rören 2, 3 är nära sina andra ändar 7, 8 utformade med ät- snörningar 13, 14. Vid en invändig rördiameter pá 10 mm kan àtsnörningarna 13, 14 ha en innerdiameter på 4 mm. Härigenom avgränsas ett utrymme vid den andra änden 8 av röret 3, inom vilket utrymme en elektrod 15 är placerad. Denna uppbäres av två strömtilledare 16, som är insmälta i en klämfot 17, och som står i förbindelse med kontaktstiftet 12 och tändaren i huset 10. Motsvarande delar förefinns i andra änden 7 av röret 2.

Vanligtvis är lysrör fyllda med ädelgasen argon till ungefär 3 torr tryck. Om man minskar diametern på àtsnörningarna 13, 14, ökar kontaktlysrörets 1 brinnspänning, vilket inte är önskvärt. Ett sätt att motverka detta har visat sig vara att tillsätta krypton i ädelgasfyllningen. Då denna gas är mycket dyr, vill man minimera tillsatsen. En kryptontillsats mellan 50 och 90% ger märkbar effekt, medan högre krypton- tillsatser i ädelgasfyllningen inte innebär, att man kan ytterligare minska diametern på åtsnörningarna 13, 14.

Genom àtsnörningen 14 erhålles kring elektroden 15 ett utrymme, i vilket från elektrodens emissionsmaterial frigjorda joner, framför allt bariumjoner, förekommer i relativt hög koncentration. Atsnörningen 14 förorsakar att den mellan kompaktlysrörets 1 båda elektroder utbildade positiva pelaren väl utfyller det raka rörets 3 tvärsnitt i àtsnörningen 14. Således försvåras påtagligt möjligheterna N 457 033 för jonerna från emissionsmaterialet att komma ut ur utrymmet kring elektroden 15. Då strömmen i nästa halvperiod växlar fas, áterfaller dessa joner så gott som fullständigt till elektrodens 15 yta, varigenom elektroden 15 förblir operationsduglig i åtminstone 15.000 timmar.

Kompaktlysröret har här beskrivits i sin enklaste variant, dvs. med två parallella rör. Det är dock möjligt att fram- ställa ett kompaktlysrör enligt uppfinningen med valfritt antal raka rör. Eftersom det dominerande önskemålet dock är att ha endast sockel i ena änden av lampan, måste det bli frågan om ett jämnt antal parallella, raka rör till bildande av en lampa. Därvid förses de raka rören med förbindnings- röret 4 motsvarande rör, utformade växelvis mellan två raka rörs ändar liggande längst ifrån sockeln 9, respektive ändar liggande närmast denna sockel. De raka rören gives en längd, som är avpassad till watt-talet hos lysröret.

Claims (4)

Patentkrav

1. Kompaktlysrör bestående av två eller flera parallella, raka rör, nära sina ändar med varandra förbundna till bil- dande av ett gemensamt urladdningsrum mellan tvâ elektroder placerade i de längst ifrån varandra belägna ändarna av ur- laddningsrummet, vilka ändar framför elektroderna sett i strömriktningen utformats med átsnörningar, som delvis avgränsar'utrymmen närmast lysrörets elektroder, varvid ändarna är anslutna till en gemensam sockel innehållande tändare och förkopplingsdon, kânnetecknat av att åtsnör- ningarna (13,14) koncentrerar den mellan elektroderna (15) vid lysrörets drift förefintliga positiva pelaren, och att elektroderna (15) är belagda med ett emissionsmaterial, från vilket bariumjoner avges under lampans drift.

2. Kompaktlysrör enligt krav 1, kännetecknat av att âtsnör- ningarnas (13,14) diameter är 30% - 80% av diametern hos de raka rören (2,3), företrädesvis 40% - 50% därav.

3. Kompaktlysrör enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att det har en ädelgasfyllníng, som upp till 90% utgöres av krypton.

4. Kompaktlysrör enligt något av föregående krav, känne- tecknat av att längden på de raka rören (2,3), räknat mellan átsnörningarna (13,14) och de första ändarna (5,6) är mellan 4 och 25 gånger rörens diameter.