ES2298817T3 - Lampara fluorescente para entornos frios. - Google Patents
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Abstract
Lámpara fluorescente adaptada a entornos fríos, que comprende un tubo principal alargado (11), un dispositivo de fijación (12) en cada extremo de la lámpara fluorescente (1) para fijar la lámpara fluorescente (1) en un empalme de luz (27), dos electrodos (15) dotados de material emisor colocados dentro del tubo principal (11), un tubo exterior térmicamente aislante (20) que rodea el tubo principal (11) y crea un espacio de aire (22) entre el tubo principal (11) y el tubo exterior (20) con el fin de aislar el tubo principal (11) de la lámpara fluorescente (1) respecto a una atmósfera circundante fría, en que cada dispositivo de fijación (12) comprende una tapa extrema (41) con una parte radial (41b), que delimita un plano extremo exterior de la lámpara fluorescente (1), y con una parte periférica axial (41a), cuya parte periférica axial (41a) de la tapa extrema (41) está conectada a un extremo del tubo exterior (20), en que un espaciador axial (29) de conductividad térmica baja tiene una primera parte extrema (33) que está conectada a un extremo (34) del tubo principal (11) y una segunda parte extrema (35, 38) que es contigua al plano extremo exterior y mantiene el tubo principal (11) separado de la tapa extrema (41) con el fin de reducir la transmisión de calor desde el tubo principal (11) a la tapa extrema (41) y al tubo exterior (20), en que la segunda parte extrema (35, 38) del espaciador (29) tiene uno o varios elementos de guía (37; 38) que se proyectan radialmente con el fin de facilitar el montaje del tubo exterior (20) y la tapa extrema (41) cuando se monta la lámpara fluorescente (1), caracterizada porque el elemento de guía tiene la forma de varias orejetas (38) que se proyectan radialmente contra las que hace contacto la superficie extrema de los tubos exteriores (20).
Description
Lámpara fluorescente para entornos fríos.
La presente invención se refiere a una lámpara
fluorescente de acuerdo con la parte precaracterizante de la
reivindicación 1.
Las lámparas fluorescentes se usan actualmente
en gran medida en entornos fríos, tales como por ejemplo
congeladores. Las lámparas fluorescentes conocidas son, sin
embargo, voluminosas y requieren gran cantidad de energía. Un tipo
de lámpara fluorescente encontrado habitualmente es una lámpara
fluorescente denominada "T8" (de 26 mm de diámetro externo),
que puede ser incorporada detrás del montante de la puerta del
congelador. Este tipo de lámpara fluorescente requiere una pantalla
de policarbonato transparente en forma de U, que está destinada a
proteger la lámpara fluorescente del frío y de daños mecánicos. Esta
pantalla para el frío es, sin embargo, inadecuada y por lo tanto la
lámpara fluorescente se enfría demasiado y tiene una presión de
vapor de mercurio que es demasiado baja, lo que a su vez implica
que la transformación energética del mercurio a la longitud de onda
ultravioleta de 253,7 nm (la longitud de onda ultravioleta de 253,7
nm es convertida en el fósforo del tubo a luz visible) se reduce
fuertemente. La eficiencia energética de la lámpara fluorescente es
por lo tanto baja. El problema anteriormente mencionado es resuelto
generalmente utilizando lámparas fluorescentes de alto consumo
energético, de forma que la eficiencia energética y la iluminación
se incrementan. Este es, sin embargo, un modo caro de resolver el
problema anteriormente citado.
Otro problema con la tecnología conocida es que
cuando se usan en el congelador lámparas fluorescentes de línea
delgada que están disponibles actualmente, tales como las lámparas
"T5" (de 17 mm de diámetro externo), con el fin de dejar más
espacio para alimentos, por ejemplo, la sensibilidad de estas
lámparas fluorescentes al frío resulta en una vida más corta y
menor eficiencia energética y en un menor nivel de iluminación.
Un problema adicional es que las lámparas
fluorescentes conocidas adaptadas a entornos fríos, cuyas lámparas
fluorescentes tienen un diámetro externo mayor, por ejemplo de 38
mm, no encajan dentro de pantallas de plástico existentes, tales
como una pantalla de policarbonato transparente en forma de U. Esta
pantalla de plástico también produce una reflexión, que deslumbra a
un observador que quiere ver los productos iluminados.
Los documentos
US-A-3 358 167 y
US-A-3 453 470 describen cada uno
una lámpara fluorescente que comprende un tubo exterior y un tubo
principal interior con tapas extremas en cada extremo. Los tubos
están conectados entre sí a través de separadores axiales de
conductividad térmica baja. El espaciador tiene una brida que
mantiene el tubo principal separado de las tapas extremas con el fin
de reducir la transmisión de calor desde el tubo principal a la
tapa extrema y al tubo exterior.
Las lámparas fluorescentes del tipo
estandarizado "T5" están basadas en funcionamiento a alta
frecuencia (frecuencias por encima de 20 kHz) y tienen las
siguientes diferencias importantes en comparación con lámparas
fluorescentes que funcionan a 50 Hz, que hasta la fecha han
dominado las lámparas fluorescentes previamente conocidas del tipo
"térmico":
- -
- los dos electrodos de la lámpara fluorescente operan en general tanto en calidad de ánodos como en calidad de cátodos, ya que la lámpara fluorescente se hace funcionar con corriente alterna. Los electrodos emiten electrones hacia la descarga cuando operan como cátodos y reciben electrones cuando operan como ánodos. El funcionamiento a alta frecuencia significa que, cuando están en la fase de ánodo, los electrodos se calientan muy poco por el flujo de electrones, mientras que el calentamiento a 50 Hz es considerablemente mayor, ya que la caída de tensión eléctrica del ánodo es mayor a 50 Hz y la energía cinética de los electrones es correspondientemente mayor cuando inciden sobre la superficie del cátodo. La generación de calor en los electrodos se reduce de este modo en aproximadamente un 50% para el funcionamiento a alta frecuencia en comparación con el funcionamiento a 50 Hz.
Un problema con las lámparas termofluorescentes
conocidas del tipo de alta frecuencia ha sido que la temperatura
dentro del tubo fluorescente detrás de los electrodos, es decir
cerca de las tapas extremas, se hace menor debido a la conducción
de calor desde el tubo interior (el tubo fluorescente) hacia las
tapas extremas y luego hacia el tubo exterior, con el resultado de
que el riesgo de puntos fríos en los extremos se incrementa para el
funcionamiento a alta frecuencia (menor temperatura que en el centro
del tubo), permitiendo que el mercurio se condense.
A través del documento
US-A-6 078 136 es conocida ya una
lámpara fluorescente del tipo mencionado en la introducción. Un
espaciador radial térmicamente aislante en forma de manguito está
dispuesto entre un tubo fluorescente interior y un tubo protector
exterior circundante, con el fin de mantener una distancia requerida
entre los tubos y conseguir un aislamiento térmico entre ellos en
los extremos. Una tapa extrema metálica tiene una parte periférica
axial que está conectada al tubo fluorescente interior, con lo que
puede ser conducido calor hacia la tapa extrema. Un recubrimiento
de plástico contraído mantiene el tubo exterior fijado en la tapa
extrema.
Un objeto de la presente invención es evitar
estas desventajas asociadas a las lámparas fluorescentes conocidas
del tipo en cuestión.
Los problemas anteriormente mencionados han sido
resueltos con una lámpara fluorescente de acuerdo con la invención
que tiene las características de acuerdo con la reivindicación 1.
Por estos medios, la transmisión de calor desde el tubo
fluorescente interior hacia el tubo exterior circundante se reduce
adicionalmente.
La temperatura de operación de la lámpara
fluorescente puede ser retenida en entornos fríos, de forma que la
presión de vapor de mercurio creada en la lámpara fluorescente es
tal que la transformación energética del mercurio a la longitud de
onda ultravioleta de 253,7 nm es mantenida a un nivel
energéticamente óptimo. La lámpara fluorescente de acuerdo con la
invención resiste el frío de un modo satisfactorio en comparación
con lámparas fluorescentes conocidas destinadas a entornos
fríos.
Características adicionales de la lámpara
fluorescente de acuerdo con la invención se encontrarán en las
reivindicaciones de patente independientes y se ponen de manifiesto
a partir de la siguiente descripción detallada con referencia a los
dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
lateral de una lámpara fluorescente de línea delgada previamente
conocida del tipo "T5";
la figura 2 muestra esquemáticamente una vista
lateral de una lámpara fluorescente adaptada al uso en entornos
fríos, en la cual puede realizarse la invención, que ocupa menos
espacio;
la figura 3 es una vista lateral parcialmente en
corte de una parte extrema de la lámpara fluorescente de acuerdo
con la invención, que muestra la colocación de un espaciador entre
el tubo principal interior y la tapa extrema;
la figura 4a es una vista esquemática desde un
extremo de un espaciador;
la figura 4b es una vista esquemática desde un
extremo de la lámpara fluorescente de la figura 3;
la figura 5a muestra esquemáticamente una parte
extrema de una realización alternativa de la lámpara fluorescente
de acuerdo con la invención;
la figura 5b muestra esquemáticamente un corte
transversal a lo largo de la línea Z-Z de la figura
5a; y
la figura 6 muestra esquemáticamente un
congelador con una lámpara fluorescente de acuerdo con la figura
3.
La figura 1 muestra una lámpara fluorescente 10
alargada que comprende un tubo principal 11 de acuerdo con
tecnología conocida. Un dispositivo de fijación 12 está dispuesto en
cada extremo, cuyo dispositivo de fijación comprende dos clavijas
13 separadas por una distancia b. El dispositivo de fijación
12 está destinado a sujetar la lámpara fluorescente 10 en un
empalme de luz. La lámpara fluorescente 10 conocida ilustrada es
una lámpara fluorescente de línea delgada, una así denominada
lámpara fluorescente "T5" del tipo de alta frecuencia,
diseñada para espacios pequeños y muy compacta. La lámpara
fluorescente 10 comprende, adicionalmente, dos electrodos 15
dotados de material emisor. Un electrodo 15 está colocado a una
distancia a del dispositivo de fijación 12. La distancia
a y el diámetro interno di del tubo principal 11
definen un espacio interior u para determinar la zona de
temperatura mínima 9 de la lámpara fluorescente 10 y con ello la
presión de vapor de mercurio en la lámpara fluorescente 10. La
distancia a es tan grande que el mercurio se condensa en el
área más próxima al dispositivo de fijación 12, correspondiente a la
zona de temperatura mínima 9, con lo cual el espacio interior
u cambia a ser un espacio más frío en el tubo principal 11.
Como las lámparas fluorescentes de línea delgada tienen una
tendencia general a generar una temperatura de operación alta, como
consecuencia de su diseño más compacto, la lámpara fluorescente 10
ha sido dotada del electrodo 15 a una distancia a respecto
al dispositivo de fijación 12, o en otras palabras respecto a una
pared que forma el extremo del tubo principal. La distancia
a y el diámetro interno di del tubo principal 11
definen el área del espacio interior u.
La figura 2 muestra una lámpara fluorescente 1
adaptada a entornos fríos en la cual puede realizarse la presente
invención. Con el fin de que la lámpara fluorescente 1 sea capaz de
resistir el frío, un tubo exterior 20 térmicamente aislante ha sido
dispuesto en torno al tubo principal 11 y lo rodea completamente en
la dirección longitudinal, con lo que se crea un espacio de aire 22
en la forma de un cilindro imaginario situado entre el tubo
principal 11 y el tubo exterior 20, que aísla el tubo principal 11
de la lámpara fluorescente 1 respecto al entorno frío.
El espacio interior u para determinar la
zona de temperatura mínima de la lámpara fluorescente 1 está
dispuesto de tal modo que, mediante reducción de la distancia
a, una presión de vapor de mercurio creada en la lámpara
fluorescente 1 toma un valor tal que la transformación energética
del mercurio a la longitud de onda ultravioleta de 253,7 nm es
mantenida cuando la lámpara fluorescente 1 se usa en el entorno
frío, tal como dentro de un congelador. Mediante reducción de la
distancia a, el espacio interior u se calienta. Es
decir, mediante la reducción de la distancia a, la lámpara
fluorescente 1 no es enfriada, con lo que la presión de vapor de
mercurio puede ser justo lo suficientemente alta como para que la
potencia generada en la longitud de onda ultravioleta de 253,7 nm
sea lo más alta posible cuando la lámpara fluorescente 1 se usa en
el congelador. A la longitud de onda ultravioleta de 253,7 nm, el
fósforo (no mostrado) aplicado sobre el interior del tubo principal
11 es convertido a luz visible de un modo óptimo.
Mediante la reducción de la distancia c
entre el exterior del tubo principal 11 y el interior del tubo
exterior 20, el espacio interior u puede ser calentado y
mediante el aumento de la distancia c, el espacio interior
u puede ser enfriado. La distancia es preferiblemente de
aproximadamente 3,0 - 11,0 mm, preferiblemente de 4,0 - 8,0 mm.
Mediante la variación de la distancia c, un operador puede
modificar la lámpara fluorescente 1 para adaptarse a los requisitos
del cliente, relativos, por ejemplo, a una temperatura ambiente de
-40ºC y a requisitos de utilización de potencia máxima (por ejemplo
un máximo de 35 W).
Una lámpara fluorescente de línea delgada, o una
así denominada lámpara fluorescente "T5", ha sido dotada de
este modo de las características descritas anteriormente con el fin
de ser adaptada al uso en entornos fríos. De acuerdo con ello, la
lámpara fluorescente 1 está especialmente adaptada para ocupar el
menor espacio posible al tiempo que la eficiencia energética de la
lámpara fluorescente 1 se mantiene satisfactoriamente.
Adicionalmente, la figura 2 muestra un punto de
contacto 25 en un empalme de luz 27 en el congelador. Las clavijas
13 del dispositivo de fijación 12 están conectadas eléctricamente al
electrodo 15 y pueden insertarse en el punto de contacto 25. El
dispositivo de fijación 12 comprende, adicionalmente, un espaciador
axial 29 diseñado para minimizar la conducción de calor desde el
tubo principal 11 hacia una tapa extrema 41 y el tubo exterior 20.
La figura 2 muestra el espaciador 29 con una parte de manguito 31 y
un elemento de guía 36 que se proyecta radialmente con el fin de
hacer más fácil el montaje del tubo exterior y la tapa extrema
cuando se monta la lámpara fluorescente 1, y con un anillo
espaciador 43 térmicamente aislante separado, que está en contacto
con el borde exterior del elemento de guía 36 y con la tapa extrema
41.
Se describirá ahora en mayor detalle una
realización del espaciador 29 con referencia a las figuras 3 y
4a-4b. El espaciador 29 tiene un manguito
cilíndrico 31. Un extremo 33 del espaciador 29 rodea un extremo 34
del tubo principal 11, y el otro extremo 35 tiene un elemento de
guía en la forma de orejetas 37 que se proyectan radialmente,
contra las cuales puede hacer contacto la superficie extrema del
tubo exterior 20. El extremo 35 también forma una parte de fondo 38
del espaciador 29 que, junto con un disco 39, mantiene el tubo
principal 11 separado y aislado de la tapa extrema 41 que tiene
forma de cuenco y está hecha de metal, cuya tapa extrema, por medio
de una parte axialmente periférica 41a, rodea el espaciador 29 y las
partes extremas 20a, 34 del tubo principal 11 y del tubo exterior
20 sobre una capa de unión 40 de mástique aislante. La tapa extrema
41 tiene una parte radial 41b que delimita un plano extremo exterior
de la lámpara fluorescente 1. El espaciador 29 está hecho de, por
ejemplo, un plástico que es termorresistente y no es combustible. El
espaciador 29 une entonces la tapa extrema 41 con el tubo principal
11 y el tubo exterior 20 de un modo sencillo, al tiempo que hay
una transmisión mínima de calor hacia la tapa extrema 41.
Una cubierta 30 en forma de vaso con un agujero
32 rodea el electrodo 15 y está eléctricamente aislada de éste. Por
este medio se extiende la vida de la lámpara fluorescente 1
destinada a entornos fríos, ya que los átomos y moléculas
vaporizados son reflejados de vuelta al electrodo 15 en mayor
medida. Como los entornos fríos pertenecientes a ciertos usuarios
se iluminan y apagan más frecuentemente, los costes de utilización
pueden reducirse con ello.
La figura 4a muestra una vista desde un extremo
del espaciador 29, visto en la dirección desde el tubo principal
11, y la figura 4b muestra una vista desde un extremo de la lámpara
fluorescente 1, vista en la dirección opuesta.
La figura 5a muestra una realización en la que
el interior del tubo exterior 20 de la lámpara fluorescente 1 tiene
un recubrimiento reflectante 45 aplicado sobre toda la longitud del
tubo exterior 20 y con un ángulo periférico \alpha de
60-300º, preferiblemente de
140-200º. En la figura 5b, que muestra
esquemáticamente un corte transversal Z-Z de la
lámpara fluorescente 1 en la figura 5a, el recubrimiento reflectante
45 tiene un ángulo periférico \alpha de aproximadamente 170º. Por
este medio, puede mejorarse la iluminación en un
30-40% en un congelador 47 (mostrado en la figura
6).
El tubo exterior 20 está orientado con su
recubrimiento reflectante 45 en una posición tal con relación al
plano de las clavijas de contacto 13 que un observador no es
deslumbrado.
Una película de plástico transparente (por
ejemplo del tipo FEP (del inglés Fluorinated Ethylene Propylene),
etileno-propileno fluorado) es contraída sobre el
tubo exterior 20. Por este medio, los productos congelados en el
congelador pueden ser protegidos frente a sustancias que están en la
lámpara fluorescente, tales como por ejemplo mercurio, fósforo,
astillas de vidrio, etc., en el caso que la lámpara fluorescente
fuera dañada.
La figura 6 muestra el congelador 47 con un
entorno frío 50. La lámpara fluorescente 1 está montada en un
empalme de luz 27 en el congelador 47. La lámpara fluorescente 1
ocupa menos espacio que las lámparas fluorescentes conocidas
adaptadas a entornos fríos 50, como resultado de lo que se genera
espacio adicional en el congelador para productos congelados 51, al
tiempo que pueden reducirse los costes de operación.
Claims (2)
1. Lámpara fluorescente adaptada a entornos
fríos, que comprende un tubo principal alargado (11), un dispositivo
de fijación (12) en cada extremo de la lámpara fluorescente (1)
para fijar la lámpara fluorescente (1) en un empalme de luz (27),
dos electrodos (15) dotados de material emisor colocados dentro del
tubo principal (11), un tubo exterior térmicamente aislante (20)
que rodea el tubo principal (11) y crea un espacio de aire (22)
entre el tubo principal (11) y el tubo exterior (20) con el fin de
aislar el tubo principal (11) de la lámpara fluorescente (1)
respecto a una atmósfera circundante fría, en que cada dispositivo
de fijación (12) comprende una tapa extrema (41) con una parte
radial (41b), que delimita un plano extremo exterior de la lámpara
fluorescente (1), y con una parte periférica axial (41a), cuya parte
periférica axial (41a) de la tapa extrema (41) está conectada a un
extremo del tubo exterior (20), en que un espaciador axial (29) de
conductividad térmica baja tiene una primera parte extrema (33) que
está conectada a un extremo (34) del tubo principal (11) y una
segunda parte extrema (35, 38) que es contigua al plano extremo
exterior y mantiene el tubo principal (11) separado de la tapa
extrema (41) con el fin de reducir la transmisión de calor desde el
tubo principal (11) a la tapa extrema (41) y al tubo exterior (20),
en que la segunda parte extrema (35, 38) del espaciador (29) tiene
uno o varios elementos de guía (37; 38) que se proyectan radialmente
con el fin de facilitar el montaje del tubo exterior (20) y la tapa
extrema (41) cuando se monta la lámpara fluorescente (1),
caracterizada porque el elemento de guía tiene la forma de
varias orejetas (38) que se proyectan radialmente contra las que
hace contacto la superficie extrema de los tubos exteriores
(20).
2. Lámpara fluorescente según la reivindicación
1, caracterizada porque las orejetas (38) que se proyectan
radialmente están distribuidas en torno a la circunferencia.
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