Leuchstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre

Abstract

 Bekannte Leuchtstoffröhren werden mit Durchmessern von 8 bis 25 mm bei beliebigen Längen hergestellt und mit Spannungen bis 9'000 Volt eingesetzt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem vakuumdicht hergestellten, mit einer Leuchtstoffschicht versehenen und mit Quecksilber und einem Edelgas gefüllten Glaskolben. Aufgrund des verhältnismässig hohen Anteils an Quecksilber und anderen Schwermetallen und aufgrund der bekannten Tatsache, dass das Quecksilber mit der Zeit in die Leuchtstoffschicht diffundiert, müssen die jährlich in grossen Mengen als Altmaterial anfallenden Leuchtstoffröhren und die Leuchtstoffe selbst speziell entsorgt werden. Es wurde nun überraschend festgestellt, dass bei einer speziellen Zusammensetzung der aus Edelgasen gebildeten Gasatmosphäre auf das diesem üblicherweise beigemischte Quecksilber verzichtet werden kann, ohne dadurch eine allzu nachteilige Reduktion der Lichtstärke in Kauf zu nehmen. Gegenstand der Erfindung ist daher eine Leuchtstofflampe mit einer ein Gasgemisch enthaltenden Entladungskammer, wobei das Gasgemisch aus den Edelgasen Xenon, Argon und Neon besteht und frei von Quecksilber ist.

Beschreibung

[0001] Entladungslampen sind hauptsächlich als Neonröhren ohne Leuchtstoff und als Quecksilberröhren mit Leuchtstoff, auch Leuchtstoffröhren genannt, bekannt. Sie werden zum Beispiel mittels Streufeldtransformatoren am Wechselstromnetz betrieben. Die Röhren sind mit Neon beziehungsweise Quecksilber und einem Grundgas, beispielsweise Argon, gefüllt und werden aus Klar- oder farbige Filterglasröhren hergestellt.

[0002] Von den Entladungslampen sind die Leuchtstoffröhren die wichtigsten. Bei ihnen ist die Innenwand der Kolbenröhre mit einem Leuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch belegt, das durch die ultraviolette Strahlung der Entladung angeregt, sichtbares Licht erzeugt. Durch geeignete Wahl und Mischung der Leuchtstoffe kann man verschiedene Lichtfarben mit hoher Lichtausbeute erzielen.

[0003] Neben den allgemein bekannten stabförmigen Leuchtstoffröhren gibt es noch solche in U- und Ringform. Die Formgebung dieser Röhren ist praktisch beliebig, weshalb sie sich ausgezeichnet für Werbeschriften und dergleichen eignen.

[0004] Bekannte Leuchtstoffröhren werden mit Durchmessern von 8 bis 25 mm bei beliebigen Längen hergestellt und mit Spannungen bis 9'000 Volt eingesetzt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem vakuumdicht hergestellten, mit der Leuchtstoffschicht versehenen, für elektromagnetische Strahlung durchlässigen und mit Quecksilber und einem Edelgas gefüllten Glaskolben.

[0005] Es sind jährlich grosse Mengen gebrauchter Entladungslampen zu entsorgt und nach verschiedenen Verfahren zu verarbeiten. Das vor allem in Leuchtstoffröhren verwendeten Leuchtstoffmaterial basierte früher vor allen Dingen auf Halogenphosphaten, die mit Arsen, Cadmium, Blei, Mangan und Antimon dotiert waren. Zur optimalen Lichterzeugnis wurde diesem Leuchtstoffmaterial noch zusätzlich Quecksilber zugesetzt. Obwohl heute als Leuchtstoffmaterial vor allen Dingen seltene Erden mit 3-Band-Leuchtstoffen und möglichst geringem Schwermetallanteil verwendet werden, weist die Kammer heutiger Leuchtstoffröhren nach wie vor eine Quecksilber-gesättigte Atmosphäre auf. Der Grund dafür liegt vor allem in der dem Quecksilber zugeschriebenen Eigenschaft, für die verhältnismässige hohe Lichtstärke der Leuchtstofflampe mitverantwortlich zu sein.

[0006] Aufgrund des verhältnismässig hohen Anteils an Quecksilber und anderen Schwermetallen und aufgrund der bekannten Tatsache, dass das Quecksilber mit der Zeit in das Lampenmaterial bzw. in die Leuchtstoffschicht diffundiert, müssen die jährlich in grossen Mengen als Altmaterial anfallenden Leuchtstoffröhren und die Leuchtstoffe selbst speziell entsorgt werden.

[0007] Es wurde nun überraschend festgestellt, dass bei einer speziellen Zusammensetzung der aus Edelgasen gebildeten Gasatmosphäre auf das diesem üblicherweise beigemischte Quecksilber verzichtet werden kann, ohne dadurch eine allzu nachteilige Reduktion der Lichtstärke in Kauf zu nehmen.

[0008] Gegenstand der Erfindung ist daher eine Leuchtstofflampe gemäss Anspruch 1, nämlich eine Leuchtstofflampe mit einer Entladungskammer enthaltend ein Gasgemisch, wobei das Gasgemisch aus den Edelgasen Xenon, Argon und Neon besteht und frei von Quecksilber ist.

[0009] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

[0010] Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Gasgemisch aus

10 ± 3 Vol.% Xenon,

10 ± 3 Vol.% Argon und

80 ± 6 Vol.% Neon.

[0011] Die erfindungsgemässe Leuchtstofflampe ist vorzugsweise als Leuchtstoffröhre ausgebildet und besitzt

• einen Kolben, dessen Innenwand mit einem Leuchtstoff- oder Fluoreszenzmaterial beschichtet und dessen mit dem Edelgasgemisch Xe, Ar und Ne gefüllte Entladungskammer luftdicht verschlossen ist,
• sowie Elektroden- und Startermittel, wie sie auch für bekannte Leuchtstofflampen eingesetzt werden.

[0012] Als Bestandteile des Leuchtstoffmaterials kommen an sich alle bekannten Leuchtstoffe in Frage, so zum Beispiel Leuchtstoffe, deren Zentralionen für die Anionen bzw. Kationen aus Elementen der dritten bis sechsten Gruppe des Periodensystems gebildet werden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist das Leuchtstoffmaterial zudem einen möglichst geringen Schwermetallanteil auf.

[0013] Eine erfindungsgemässe Leuchtstoffröhre, welche in Anwendung für eine Reklameschrift noch aus einer Entfernung von 15 Metern gut sichtbares Licht erzeugt, lässt sich wie folgt spezifizieren:

Länge	10 Meter
Durchmesser	19 mm
Spannung	4'000 V
Stromstärke	18 mA
Leistung	50 W
Entladungskammer gefüllt mit	10 Vol.% Xenon
	10 Vol.% Argon
	80 Vol.% Neon

[0014] Eine mit dieser erfindungsgemässen Leuchtstoffröhre vergleichbare, Quecksilber enthaltende Leuchtstoffröhre bekannter Art wird im Gegensatz zur erfinderischen Lösung mit einer Spannung von 6'000 V und einer Leistung von 25 mA betrieben. Versuche in diesem Zusammenhang haben gezeigt, dass der Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung an den Elektroden bei der erfindungsgemässen Leuchtstoffröhre bedeutend kleiner ist als bei den handelsüblichen, Quecksilber enthaltenden Leuchtstoffröhren, beispielsweise 88°C gegenüber 120°C, was die Brandgefahr bedeutend erniedrigt.

[0015] Die erfindungsgemässe Lösung einer Leuchtstofflampe weist gegenüber solcher bekannten Leuchtstoffröhren zwar eine Reduktion der Lichtstärke auf; diese Lichtstärkeverminderung ist jedoch in den meisten Anwendungsfällen und selbst in Anwendungen für Reklameschriften selten von Nachteil.

[0016] Die erfindungsgemässe Leuchtstofflampe weist also für die meisten Anwendungsfällen eine ausreichende Lichtstärke auf. Darüber hinaus zeigt sie bedeutende Vorteile, wie zum Beispiel eine umweltfreundliche und kostengünstige Entsorgung und eine hohe Lebensdauer. Dazu kommt, dass die erfindungsgemässe Leuchtstoffröhre eine nachträgliche Neuaufsetzung des Gasgemisches erlaubt. So kann nach einer längeren Betriebsdauer, die Entladungskammer der Röhre geöffnet, das Gasgemisch neu aufgesetzt und anschliessend die Entladungskammer wieder vakuumdicht verschlossen werden, was bei herkömmlichen, Quecksilber enthaltenden Leuchtstoffröhren nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Leuchtstoffröhre besteht darin, das sie selbst bei tiefen Temperaturen ohne nachteilige Kondensation von Inhaltsstoffen der Entladungskammer leuchtet. Demgegenüber zeigen nämlich Quecksilber enthaltenden Leuchtstoffröhren den Nachteil auf, dass bei tiefen Temperaturen das Quecksilber an der Kolbenoberfläche kondensiert und so die Leuchtkraft nachteilig beeinflusst.

Ansprüche

1. Leuchtstofflampe mit einem Kolben, dessen Innenwand mit einem Leuchtstoff- oder Fluoreszenzmaterial beschichtet ist, einer luftdicht verschlossen Entladungskammer enthaltend ein Gasgemisch, sowie Elektroden- und Startermittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch aus den Edelgasen Xenon, Argon und Neon besteht und frei von Quecksilber ist.

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch aus





besteht.

3. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Leuchtstoffröhre ausgebildet ist.

4. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtstoffmaterial aus Elementen der dritten bis sechsten Gruppe des Periodensystems gebildet wird.

5. Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Anwendung als Reklameschrift.