[0001] Die Erfindung betrifft eine Kompaktleuchtstofflampe mit einem vakuumdicht geschlossenen
Entladungsgefäß, das mindestens zwei an ihrer Innenwand mit Leuchtstoff beschichtete
Gefäßteile aufweist, die an oder nahe bei ihren freien Enden durch ein Verbindungsrohr
oder dergl. miteinander verbunden sind, wobei im Entladungsgefäß zwischen zwei Elektroden,
die an den zuleitungsseitigen Enden zweier Gefäßteile angeordnet sind, im Betrieb
der Lampe eine Entladungsbahn gebildet ist, die an wenigstens einer Stelle gekrümmt
ist.
[0002] Solche Lampen sind in der Regel in einseitig gesockelter Form in verschiedenen Ausführungen
mit jeweils unterschiedlichen Sockel/Fassungssystemen (z.B. G23, G24, 2G7, 2G11) sowie
als Glühlampensubstitute mit Schraub- oder Bajonettsockel (z.B. E14, E27, B15, B22)
bekannt. Für allgemeine Beleuchtungsanwendungen werden die Innenwände des Entladungsgefäßes
mit einem Leuchtstoff beschichtet, der im sichtbaren Teil des Spektrums emittiert.
Für Sonderanwendungen werden auch Leuchtstoffe eingesetzt, die nur in Teilbereichen
des Spektrums emittieren, z.B. UV, rot, grün, blau.
[0003] Die bekannten Lampen dieser Art sind zumeist aus Gefäßteilen aufgebaut, die Entladungsrohre
aus Glas, Quarz oder dergl. bilden, wobei unabhängig von der Anzahl der durch Verbindungsrohre
miteinander verbundenen Entladungsrohre nur ein einziger Leuchtstoff oder ein einziges
Leuchtstoffgemisch Verwendung findet, mit welchem die Innenwände der Gefäßteile und
gegebenenfalls auch des Verbindungsrohrs beschichtet sind. Daraus folgt, daß eine
solche Lampe auch nur ein bestimmtes Spektrum emittiert, dessen spektrale Energieverteilung
durch den verwendeten Leuchtstoff bzw. das Leuchtstoffgemisch bestimmt wird. Wollte
man ein solches Spektrum bzw. eine solche spektrale Energieverteilung (beide Ausdrücke
werden als Synonyme verwendet) für spezielle Anwendungsfälle erweitern, beispielsweise
durch das Spektrum eines anderweitigen Leuchtstoffs bzw. Leuchtstoffgemisches, dann
wurden zwei oder mehrere bezüglich ihrer Leuchtstoffe bzw. Leuchtstoffgemische unterschiedliche
Lampen in ein und derselben Installation verwendet.
[0004] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Kompaktleuchtstofflampe
der eingangs beschriebenen Bauart zu schaffen, die eine verbesserte Farbwiedergabe
und Lichtausbeute ergibt und insbesondere bezüglich ihrer spektralen Energieverteilung
eine Variabilität besitzt, die sich bisher nur bei gleichzeitiger Verwendung zweier
oder mehrerer Lampe erzielen ließ.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kompaktleuchtstofflampe der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zumindest eines der Gefäßteile vor der Herstellung
der Verbindung(en) mittels Verbindungsrohre oder dergl. mit einem gegenüber dem Leuchtstoff
bzw. den Leuchtstoffen in dem anderen Gefäßteil bzw. in den anderen Gefäßteilen unterschiedlichen
Leuchtstoff mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften beschichtet worden ist.
[0006] Durch entsprechende Wahl der Leuchtstoffe bzw. Leuchtstoffgemische und der daraus
resultierenden Teilspektren ergibt sich ein Kombinationsspektrum, das eine Verbesserung
der Farbwiedergabe und der Lichtausbeute in Anpassung an besondere Anwendungsfälle
ermöglicht, und zwar erstmals mit lediglich einer einzigen Lampe.
[0007] Die Überlagerung mindestens zweier Teilspektren erzeugt dabei vorteilhafterweise
ein Gesamtspektrum, welches als Einzelspektrum nicht oder nur sehr schwer zu erzielen
wäre. Die Gründe dafür liegen in der Natur der zu verwendenden Leuchtstoffe. Unterschiedliche
Teilchen, Größenverteilungen, spezifische Gewichte, Oberflächenzusammensetzungen,
Oberflächenstrukturen können einerseits zu unerwünschten Segregations- und Agglomerationseffekten
beim Beschichten und andererseits zu unterschiedlicher UV-Absorption führen. Somit
ist eine lineare Addition der Teileigenschaften von zwei oder mehr Leuchtstoffen durch
Mischung nicht möglich, was zu Schwierigkeiten in der Einstellung eines gewünschten
Spektrums führen muß, da die ansonsten vorhandenen Eigenschaften einzelner Leuchtstoffe
in ihrer Mischung nicht voll entfaltet werden.
[0008] Des weiteren ist die Lampe nach der Erfindung insofern vorteilhaft, als die Emissionsbanden
des Spektrums des einen Leuchtstoffs bzw. Leuchtstoffgemisches so in die Emissionslücken
des anderen Spektrums des anderen Leuchtstoffs bzw. Leuchtstoffgemisches gelegt werden
können, daß sich insgesamt ein Kontinuum ergibt, bei welchem der Farbwiedergabeindex
größer ist als bei jedem einzelnen der Teilspektren, und bei dem die erzielbare Lichtausbeute
(Lichtstrom φ/W) höher liegt als bei einer Lampe mit nur einer Leuchtstoffbeschichtung
mit einem gleich hohen Farbwiedergabeindex.
[0009] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus Beschreibung und Unteransprüchen.
[0010] Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
[0011] Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kompaktleuchtstofflampe, teilweise geschnitten;
- Fig. 2
- ein Diagramm der spektralen Energieverteilung einer nur mit Dreibandenleuchtstoff
beschichteten Lampe nach Fig. 1, aufgetragen über der Wellenlänge;
- Fig. 3
- ein der Fig. 2 entsprechendes Diagramm der spektralen Energieverteilung einer nur
mit einem UV-Leuchtstoff beschichteten Lampe nach Fig. 1, aufgetragen über der Wellenlänge;
- Fig. 4
- ein den Fig. 2 und 3 entsprechendes Diagramm der spektralen Energieverteilung einer
eine erfindungsgemäße Kombination der beiden oben genannten Leuchtstoffe verwendenden
Lampe gemäß Fig. 1, aufgetragen über der Wellenlänge;
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 1 in Höhe einer Verbindung zwischen
zwei Gefäßteilen mit einer zusätzlichen Reflexionsschicht in dem rechten Gefäßteil.
[0012] Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer Kompaktleuchtstofflampe besitzt
ein vakuumdicht geschlossenes, mit einem Sockel 1 versehenes Entladungsgefäß 2, das
mindestens zwei mit ihren zuleitungsseitigen Enden 3 und 4 im Sockel 1 angeordnete,
an ihrer Innenwand mit Leuchtstoff 5 bzw. 6 beschichtete Gefäßteile 7, 8 aufweist.
Es versteht sich, daß es auch sockellose Kompaktleuchtstofflampen gibt.
[0013] Diese Gefäßteile 7 und 8 sind bei der gezeigten Ausführungsform nahe bei ihren freien
Enden 9 und 10 durch ein Verbindungsrohr 11 miteinander verbunden.
[0014] Im Entladungsgefäß 2 ist zwischen zwei Elektroden 12 und 13, die in den sockelseitigen
Halterungsenden 3 und 4 der beiden Gefäßteile 7 und 8 angeordnet sind, im Betrieb
der Lampe eine Entladungsbahn 14 (gestrichelt angedeutet) gebildet, die im Bereich
des Verbindungsrohrs 11 gekrümmt ist.
[0015] Zumindest eines der Gefäßteile 7, 8 ist erfindungsgemäß vor der Herstellung der Verbindung
mittels des Verbindungrohrs 8 mit einem gegenüber dem Leuchtstoff 6 bzw. dem Leuchtstoffgemisch
in dem anderen Gefäßteil 8 unterschiedlichen Leuchtstoff 5 mit unterschiedlichen spektralen
Eigenschaften beschichtet worden.
[0016] Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Gefäßteile 7, 8 mittels eines die Verbindung
bildenden Verbindungsrohrs 11 in Form eines angeschmolzenen Glasrohrstücks miteinander
verbunden. Ferner sind die Gefäßteile 7, 8 Entladungsrohre, die parallel zueinander
verlaufen, und zwar geradlinig.
[0017] Als Beispiel sind in den Fig. 2 bis 4 die spektralen Energieverteilungen dreier in
ihren Abmessungen, ihrem Aufbau und in ihren elektrischen Werten gleicher Lampen diagrammatisch
dargestellt, die somit bis auf die Leuchtstoffausrüstung im wesentlichen der Lampe
nach Fig. 1 entsprechen. Bei den beiden in den Fig. 2 und 3 ausgewerteten Lampen handelt
es sich zum einen um eine solche, die ausschließlich mit einem Dreibandenleuchtstoff
und zum anderen um eine solche, die ausschließlich mit einem UV-Leuchtstoff beschichtet
ist. Bei der in dem Diagramm gemäß Fig. 4 ausgewerteten Lampe handelt es sich hingegen
um eine solche nach der Erfindung unter Verwendung beider genannter Leuchtstoffe,
wobei zu berücksichtigen ist, daß bei der Lampe nach Fig. 4 bei gleichen Größenverhältnissen
wie bei den Lampen, deren spektrale Energieverteilungen die Fig. 2 und 3 zeigen, für
jeden dieser Leuchtstoffe nur die halbe Entladungslänge zur Verfügung stand, nämlich
jeweils nur ein Entladungsrohr 7 oder 8 (Fig. 1). Dabei ist es natürlich gleichgültig,
ob der Leuchtstoff 5 im Entladungsrohr 7 von dem Dreibandenleuchtstoff gebildet wird
oder von dem UV-Leuchtstoff, wobei für das Entladungsrohr 8 und den Leuchtstoff 6
dann jeweils das Umgekehrte gilt.
[0018] Durch die Tatsache, daß im Falle der Lampen nach den Fig. 2 und 3 jeweils beide Entladungsrohre
7 und 8 mit dem gleichen Leuchtstoff beschichtet worden sind, ergibt sich zwangsläufig,
daß die im Falle der erfindungsgemäßen Kombinationslampe gemessenen Energiewerte (Fig.
4) in der Spitze geringer sein müssen. Theoretisch könnte man davon ausgehen, daß
aus dem Diagramm gemäß Fig. 4 lediglich 50 % der jeweils aus den Diagrammen gemäß
den Fig. 2 und 3 zu ersehenden Werte entnehmbar sein müßten. Interessanterweise ist
nun jedoch festzustellen, daß im Falle der tatsächlich gemäß Fig. 4 gemessenen, nach
der Erfindung hergestellten Testlampe zumindest teilweise Werte festgestellt wurden,
die über den zu erwartenden 50 % lagen. Es wird hier ein synergetischer Effekt vermutet,
dahingehend, daß sich durch die Erfindung eine Wirkungsgradverbesserung ergibt.
[0019] Die Gefäßteile 7, 8 müssen nicht unbedingt mittels eines Glasrohrstücks miteinander
verbunden sein, sie haben auch nicht unbedingt Entladungsrohre zu sein, die geradlinig
sind. Sie müssen nicht einmal parallel zueinander verlaufen. Sie können vielmehr auch
Bögen und Ecken beschreiben, über ihre Länge in ihrem Durchmesser variieren und über
ihre Länge unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen. Auch das Verbindungsrohr
11 kann unterschiedlich geformt sein und kann sogar ein drittes Gefäßteil bilden,
U-förmig gebogen oder auch anderweitig geformt, das mit einem dritten, gegenüber den
beiden Leuchtstoffen 5 und 6 in den Gefäßteilen 7 und 8 unterschiedlichen Leuchtstoff
bzw. Leuchtstoffgemisch Innenseitig beschichtet ist. Natürlich kann ein Verbindungsrohr
11 auch einfach oben an den freien Enden 9 und 10 zweier Gefäßteile 7 und 8 angeschmolzen
sein. Ferner können beispielsweise auch die beiden Gefäßteile 7 und 8 U-förmig zurück
nach unten gebogen sein, so daß sich ihre freien Enden im Bereich des Sockels 1 befinden,
derart, daß das Verbindungsrohr 11 in U-Form (nicht gezeigt) ebenfalls im Sockelbereich
die beiden dann dort angeordneten freien Enden 9 und 10 miteinander verbindet. Letztlich
ist eine unbegrenzte Anzahl von Lampenformen möglich, aus unterschiedlichen Anzahlen
n von Gefäßteilen hergestellt, die mittels einer Anzahl n-1 von Verbindungsrohren
fortlaufend zur Bildung einer einzigen Entladungsbahn 14 miteinander verbunden sind.
Es versteht sich, daß dabei gegebenenfalls eine oder mehrere zusätzliche Abstützungen
am oder im Sockel für zusätzliche Gefäßteile vorhanden sein müssen, um die mechanische
Stabilität der jeweiligen Kompaktleuchtstofflampe zu gewährleisten. Dies ist jedoch
jeweils lediglich eine Sache der Anpassung des betreffenden Sockels, die im Einzelfall
dem Fachmann überlassen bleibt.
[0020] Es wird darauf hingewiesen, daß bei Vorhandensein von mehr als zwei Gefäßteilen das
dritte und jedes weitere Gefäßteil nicht zwangsläufig einen unterschiedlichen Leuchtstoff
aufweisen muß. Vielmehr ist es möglich, zwei oder noch mehr Gefäßteile als Entladungsstreckenverlängerungen
mit ein und demselben Leuchtstoff zu beschichten, solange zumindest ein Gefäßteil
der jeweiligen Lampe vorhanden ist, das einen hiervon unterschiedlichen Leuchtstoff
aufweist. Mit anderen Worten: In Anpassung an spezielle Anforderungen des jeweiligen
Anwendungsfalles kann es sich als zweckmäßig erweisen, einen Leuchtstoff überwiegend
bzw. in größerer Menge und über eine größere Entladungsstrecke zu verwenden, einen
oder mehrere andere hingegen in kleiner Menge bzw. über eine kleinere Entladungsstrecke.
Auch dies bleibt in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall und der jeweils
gewünschten spektralen Energieverteilung unter Verwendung der Lehre nach der vorliegenden
Erfindung dem Fachmann überlassen.
[0021] Bei einer bevorzugten Ausführungsform wurde die erfindungsgemäßte Kompaktleuchtstofflampe
derart ausgebildet, daß die spektrale Energie der einzelnen Gefäßteile bzw. Glasrohrstücke
sich in einem oder mehreren 5 nm breiten Teilbereich(en) zwischen 200 und 800 nm um
mindestens 20 % von der im gleichen Bereich emittierenden Energie eines anderen Gefäßteils
bzw. Glasrohrstücks der gleichen Lampe unterschied.
[0022] Ferner kann mindestens eines der Gefäßteile 7, 8 mit einem nicht emittierenden Reflexionsmaterial
beschichtet sein, z.B. mit α-Al
2O
3 wobei das Reflexionsmaterial eine Reflexionsschicht 15 bildet, welche bei der in
Fig. 5 gezeigten Ausführungsform zwischen dem aus Glas bestehenden Gefäßteil 8 und
der Leuchtstoffbeschichtungen 6 aufgebracht ist und sich über einen Winkel α von etwa
120° bis etwa 220° bezogen auf die Längsachse des jeweiligen Gefäßteils, erstrecken
kann, je nach gewünschtem Strahlungsmuster der jeweiligen Ausführungsform. Bei der
aus Fig. 5 zu entnehmenden Ausführungsform beträgt α etwas weniger als 180°. Eine
solche Reflektorbeschichtung wirkt in zweifacher Hinsicht positiv: Zum einem wird
durch die Reflexion anregender Strahlung (254 nm Hg-Linie) die Absorption eben dieser
Strahlung im Glas vermindert und somit mehr anregende Energie für die Leuchtstoffteilchen
zur Verfügung gestellt. Zum anderen wird die Intensität der Strahlung, die durch das
verbliebene, nicht mit der Reflektorbeschichtung versehene Fenster (das sich demnach
über 360° minus α erstreckt) hinaustritt, im Vergleich zur Lampe ohne Reflektor mit
gleicher Leuchtstoffbeschichtung wesentlich erhöht.
[0023] Sind nun bei einer erfindungsgemäßen Lampe aufgrund der unterschiedlichen spektralen
Eigenschaften der verwendeten Leuchtstoffe die Intensitäten der abgestrahlten Energie
stark unterschiedlich, so läßt sich durch die Anbringung einer Reflexionsschicht unterhalb
des weniger intensiv emittierenden Leuchtstoffes eine Angleichung des Energiewertes
an den stärker emittierenden Leuchtstoff erzielen, was es bisher noch nicht gab. Dies
bewirkt eine bessere bwz. gleichmäßigere Ausleuchtung mit den gewünschten synergetischen
Spektren. Vorteilhafte Anwendungen hierfür ergeben sich beispielsweise für Aquarien
bzw. Terrarien.
[0024] Bekanntlich ist das üblicherweise für Niederdruckgasentladungslampen verwendetete
Gefäßglas ein Kalknatronglas. Unterschiedliche chemische Zusammensetzungen desselben
(insbesondere Konzentration von Nebengruppenelementen) resultieren in unterschiedlichen
physikalischen Eigenschaften, beispielsweise in unterschiedlichen Transmissionswerten.
Bei solchen Glaszusammensetzungen erfolgt die Absorption von Strahlungsenergie in
den Wellenlängenbereichen, in denen die Quantenenergie der Strahlung ausreicht, die
im Glasnetzwerk gebundenen Elektronen anzuregen, was vorzugsweise durch UV-Strahlung
im Bereich 200 nm bis 400 nm gegeben ist. Somit können sich die spektralen Transmissionswerte
in eben diesen Wellenlängenbereichen je nach Glaszusammensetzung stark unterscheiden.
[0025] Dadurch lassen sich nun vorteilhaft für die Gefäßteile 7, 8 unterschiedliche Gläser
verwenden, die sich hinsichtlich ihrer spektralen Transmissionswerte bei 313 nm und
366 nm um mindestens 10 % unterscheiden. Insbesondere bei UV-Bräunungslampen wird
nämlich durch die Verwendung verschiedener Gläser in Abhängigkeit von dem verwendeten
UV-Leuchtstoff eine gezielte Steuerung der UVA/UVB-Verhältnisse ermöglicht, was bisher
nur beschränkt möglich war, da ein vorgegebener Leuchtstoff oder Leuchtstoffmix in
Abhängigkeit vom verwendeten Glas eben nur ein bestimmtes UVA/UVB-Verhältnis geben
konnte.
1. Kompaktleuchtstofflampe mit einem vakuumdicht geschlossenen Entladungsgefäß (2), das
mindestens zwei an ihrer Innenwand mit Leuchtstoff (5, 6) beschichtete Gefäßteile
(7, 8) aufweist, die an oder nahe bei ihren freien Enden (9, 10) durch ein Verbindungsrohr
(11) oder dergl. miteinander verbunden sind, wobei im Entladungsgefäß (2) zwischen
zwei Elektroden (12, 13), die an den zuleitungsseitigen Enden (3, 4) zweier Gefäßteile
(7, 8) angeordnet sind, im Betrieb der Lampe eine Entladungsbahn (14) gebildet ist,
die an wenigstens einer Stelle gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Gefäßteile (7) vor der Herstellung der Verbindung mit einem
gegenüber dem Leuchtstoff (6) bzw. den Leuchtstoffen in dem anderen Gefäßteil (8)
bzw. den anderen Gefäßteilen unterschiedlichen Leuchtstoff (5) mit unterschiedlichen
spektralen Eigenschaften beschichtet worden ist.
2. Kompaktleuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßteile (7, 8) mittels eines die Verbindung bildenden, angeschmolzenen
Glasrohrstücks miteinander verbunden sind.
3. Kompaktleuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßteile (7, 8) Entladungsrohre sind.
4. Kompaktleuchtstofflampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsrohre parallel zueinander verlaufen.
5. Kompaktleuchtstofflampe nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsrohre geradlinig sind.
6. Kompaktleuchtstofflampe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gefäßteile bzw. Entladungsrohre vorgesehen sind, von denen das eine mit
einem Dreibandenleuchtstoff und das andere mit einem UV-Leuchtstoff beschichtet ist.
7. Kompaktleuchtstofflampe nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Energie der einzelnen Gefäßteile bzw. Glasrohrstücke sich in einem
oder mehreren 5 nm breiten Teilbereich(en) zwischen 200 und 800 nm um mindestens 20
% von der im gleichen Bereich emittierten Energie eines anderen Gefäßteils bzw. Glasrohrstücks
der gleichen Lampe unterscheidet.
8. Kompaktleuchtstofflampe nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr ebenfalls ein leuchtstoffbeschichtetes Entladungsrohr ist.
9. Kompaktleuchtstofflampe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Gefäßteile (7, 8) mit einem nicht emittierenden Reflexionsmaterial
wie α-Al2O3 beschichtet ist, wobei das Reflexionsmaterial eine Reflexionsschicht (15) bildet,
welche jeweils zwischen den aus Glas bestehenden Gefäßteilen (7, 8) und den Leuchtstoffbeschichtungen
(5, 6) aufgebracht ist und sich über einen Winkel (α) von etwa 120° bis etwa 220°
bezogen auf die Längsachse des jeweiligen Gefäßteils erstreckt.
10. Kompaktleuchtstofflampe nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gefäßteile (7, 8) unterschiedliche Gläser verwendet werden, die sich
hinsichtlich ihrer spektralen Transmissionswerte bei 313 nm und 366 nm um mindestens
10 % unterscheiden.