BE1007838A3

BE1007838A3 - Lagedrukkwikontladingslamp.

Info

Publication number: BE1007838A3
Application number: BE9301410A
Authority: BE
Inventors: Hair Johannes T W De; Lukas Kastelein
Original assignee: Philips Electronics Nv
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-10-31
Also published as: DE69405203D1; US5677598A; EP0658921A1; JPH07211297A; EP0658921B1; DE69405203T2

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een lagedrukkwikontladingslamp bevattende - een eerste lampvat (La1) voorzien van een eerste electrode (E11), van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een eerste luminescerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een erste kleurtemperatuur uitstraalt, - een tweede lampvat (La2) voorzien van een tweede electrode (E12), van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een tweede luminscerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een tweede van de eerste verschillende kleurtemperatuur uitstraalt -middelen I voor het opwekken van een eerste stroom door het eerste lampvat en een tweede stroom door het tweede lampvat - middelen II voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Volgens de uitvinding is de lagedrukkwikontladingslamp gekenmerkt doordat het eerste en tweede lampvat met elkaar zijn verbonden via een voor de vulling doorlatende verbinding (V) en tezamen een ontladingsruimte omsluiten, dat de eerste stroom en de tweede stroom hoogfrekwente stromen met een wisselende polariteit zijn en dat de ontladingsruimte...

Description

Lagedrukkwikontiadingslamp.

De uitvinding heeft betrekking op een lagedrukkwikontiadingslamp bevattende een eerste lampvat voorzien van een eerste electrode, van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een eerste luminescerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een eerste ldeurtemperatuur uitstraalt, een tweede lampvat voorzien van een tweede electrode, van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een tweede luminescerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een tweede, van de eerste verschillende, Meurtemperatuur uitstraalt, middelen I voor het opwekken van een eerste stroom door het eerste lampvat en een tweede stroom door het tweede lampvat, middelen Π voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom.

Een dergelijke lagedrukkwikontiadingslamp is bekend uit het Japanse octrooischrift JP-A3-222290. In de bekende lagedrukkwikontladingslamp is zowel het eerste als het tweede lampvat voorzien van twee electrodes en zijn zowel de eerste als de tweede stroom gelijkstromen. De samenstelling van de eerste en de tweede luminescerende laag is zodanig gekozen dat de beide lampvaten tijdens lampbedrijf wit licht uitstralen waarvan het kleurpunt ofwel samenvalt met een punt van de black body lijn ofwel zich dicht bij de black body lijn bevindt. Doordat de Heurpunten van het licht uitgestraald door het eerste en het tweede lampvat verschillend zijn gekozen is het mogelijk om gebruikmakend van de middelen Π het kleurpunt van het door de beide lampvaten gezamenlijk uitgestraalde licht over een zeker bereik in te stellen. Elk kleurpunt deel uitmakend van dit bereik is gelegen op de black body lijn of in de onmiddellijke omgeving ervan. Om deze reden wordt de kleur van het door de lagedrukkwikontiadingslamp uitgestraalde licht door het menselijk oog als prettig ervaren. Een nadeel van de bekende lagedrukkwikontladingslamp is echter dat het rendement relatief laag is terwijl bovendien het gebruik van gelijkstroom aanleiding kan geven tot striaties. Tevens is de constructie van de bekende lagedrukkwikontladingslamp relatief duur.

Het is een doel van de uitvinding om een lagedrukkwikontladingslamp te verschaffen waarvan het kleurpunt instelbaar is, waarbij het rendement van de lagedrukkwikontladingslamp relatief hoog is en waarbij de constructie van de lagedrukkwikontladingslamp relatief eenvoudig is.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat van een lagedrukkwikontladingslamp van de in de aanhef genoemde soort het eerste en tweede lampvat met elkaar zijn verbonden via een voor de vulling doorlatende verbinding en tezamen een ontladingsruimte omsluiten, dat de eerste stroom en de tweede stroom hoogfrekwente stromen met een wisselende polariteit zijn en dat de ontladingsruimte slechts één verdere electrode bevat.

Doordat de ontladingsruimte van een lagedrukkwikontladingslamp volgens de uitvinding slechts één verdere electrode bevat is de constructie van de lagedrukkwikontladingslamp relatief eenvoudig en daardoor relatief goedkoop. Tijdens stationair lampbedrijf vloeien bij elke ingestelde kleurtemperatuur de eerste en de tweede stroom door de verdere electrode. Dit betekent dat de stroom door de verdere electrode bij elke ingestelde kleurtemperatuur een relatief hoge waarde heeft. Als gevolg hiervan is de electrodeval van de verdere electrode relatief laag, waardoor slechts een relatief gering gedeelte van het door de lagedrukkwikontladingslamp opgenomen vermogen wordt gedissipeerd in de ruimte tussen de positieve zuil en de verdere electrode. Het rendement van een lagedrukkwikontladingslamp volgens de uitvinding is hierdoor en doordat de eerste en de tweede stroom hoogfrekwent zijn relatief hoog.

Het zij vermeld dat bijvoorbeeld uit het Amerikaanse octrooischrift 4,625,152 een lagedrukkwikontladingslamp bekend is welke drie met elkaar verbonden lampvaten bevat, waarbij de wanden van deze lampvaten respectievelijk zijn bedekt met een rood luminescerende, een blauw luminescerende en een groen luminescerende laag.

De lagedrukkwikontladingslamp is voorzien van drie anodes en een gemeenschappelijke kathode. Die lagedrukkwikontladingslamp is echter bedoeld voor bedrijf met behulp van gelijkstroom, waarbij deze gelijkstroom periodiek achtereenvolgens een ontlading onderhoudt in elk van de drie lampvaten. De kleur van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht wordt ingesteld door de tijdsintervallen gedurende welke een ontlading wordt onderhouden in elk van de lampvaten in te stellen. Het is zeer gecompliceerd om met behulp van een dergelijke lagedrukkwikontladingslamp wit licht te genereren waarvan de kleurtemperatuur over een zeker bereik instelbaar is. Doordat de kathode van die lagedrukkwikontladingslamp is uitgevoerd als een gemeenschappelijke kathode en de lagedrukkwikontladingslamp met behulp van gelijkstroom wordt bedreven wordt een snel tot stand komen van de ontlading in elk van de lampvaten te bewerkstelligd om zodoende de kleur van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht reproduceerbaar te maken.

Bij voorkeur is de lagedrukkwikontladingslamp volgens de uitvinding tevens voorzien van middelen ΙΠ voor het instellen van de som van de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Deze middelen ΙΠ maken het mogelijk om de lichtstroom van het door het eerste en het tweede lampvat gezamenlijk uitgestraalde licht in te stellen. Aldus is zowel de lichtstroom als het Heurpunt van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht instelbaar.

Het is voordelig in geval de middelen I een eerste DC-AC-converter en een tweede DC-AC-converter bevatten, waarbij elke DC-AC-converter twee schakelelementen, een inductief element en een capacitief element bevat. Deze DC-AC-converters zijn van het zogenaamde halve brug type en wekken met een relatief hoog rendement de eerste en de tweede stroom op. Tevens is het mogelijk om de middelen I relatief eenvoudig uit te voeren doordat het capacitieve element van de eerste DC-AC-converter en het capacitieve element van de tweede DC-AC-converter tenminste één gemeenschappelijke condensator omvatten.

De middelen Π kunnen op een relatief eenvoudige manier uitgevoerd worden doordat zij middelen omvatten voor het laagfrekwent onderbreken van de eerste stroom en de tweede stroom. Gevonden is dat in dit geval het functioneren en de levensduur van de lagedrukkwikontladingslamp in positieve zin worden beïnvloed in geval de lagedrukkwikontladingslamp tevens voorzien is van middelen IV voor het opwekken van een stroom door de eerste electrode ingeval de eerste stroom door de middelen Π onderbroken is en voor het opwekken van een stroom door de tweede electrode ingeval de tweede stroom door de middelen Π onderbroken is. Door deze maatregel wordt voorkomen dat de eerste en de tweede electrode tijdens het onderbreken van de eerste of de tweede stroom sterk afkoelen.

Uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen worden toegelicht aan de hand van een tekening.

In de tekening toont figuur 1 een schematische weergave van de opbouw van een uitvoeringsvoorbeeld van een lagedrukkwikontladingslamp volgens de uitvinding, en

Figuur 2 toont een nadere detaillering van het in figuur 1 getoonde uitvoeringsvoorbeeld.

In figuur 1 zijn Lal en La2 respectievelijk een eerste en een tweede lampvat. De beide lampvaten bevatten een vulling omvattende kwik en edelgas en zijn met elkaar verbonden via een voor de vulling doorlatende verbinding V. De wand van het eerste lampvat Lal is bedekt met een eerste luminescerende laag van een eerste samenstelling, die tijdens lampbedrijf wit licht van een eerste kleurtemperatuur uitstraalt. De wand van het tweede lampvat La2 is bedekt met een tweede luminescerende laag van een tweede samenstelling verschillend van de eerste, die tijdens lampbedrijf wit licht van een tweede van de eerste verschillende kleurtemperatuur uitstraalt. Lampvaten Lal en La2 omsluiten een ontladingsruimte. In deze ontladingsruimte zijn een eerste electrode Eli, een tweede electrode E12 en een verdere electrode E13 opgesteld. I zijn middelen voor het opwekken van een eerste hoogfrekwente stroom van wisselende polariteit door het eerste lampvat Lal en een tweede hoogfrekwente stroom van wisselende polariteit door het tweede lampvat La2. Middelen I zijn hiertoe gekoppeld met electroden Eli, E12 en E13. Π zijn middelen voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Middelen Π zijn hiertoe gekoppeld met middelen I. Deze koppelingen zijn in figuur 1 met stippellijnen aangegeven.

De werking van de in figuur 1 getoonde lagedrukkwikontladingslamp is als volgt.

In geval in figuur 1 niet getoonde klemmen, deel uitmakend van middelen I, zijn aangesloten op een voedingsspanningsbron wordt de lagedrukkwikontladingslamp met behulp van eveneens niet getoonde middelen ontstoken. Tijdens de hierop volgende stationaire bedrijfstoestand vloeit een eerste hoogfrekwente stroom van wisselende polariteit door het eerste lampvat Lal tussen eerste electrode Eli en verdere electrode E13. Tevens vloeit een tweede hoogfrekwente stroom van wisselende polariteit in het tweede lampvat La2 tussen tweede electrode E12 en verdere electrode E13. De kleurtemperatuur van het door de lagedrukkwildamp uitgestraalde licht wordt bepaald door de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Door deze verhouding met behulp van de middelen Π in te stellen kan de kleurtemperatuur van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht worden ingesteld over een bereik waarvan de grenzen bepaald worden door de samenstelling van de eerste en van de tweede luminescerende laag.

In figuur 2 vormen de componenten 1 t/m 11, 14 en 20 tezamen met stuurcircuit SC middelen I voor het opwekken van een eerste stroom door het eerste lampvat en van een tweede stroom door het tweede lampvat. Schakelelementen 6 en 7, inductief element 14 en condensatoren 8 en 14 vormen tezamen met stuurcircuit SC een eerste DC-AC-converter. Schakelelementen 10 en 11, inductief element 20 en condensatoren 8 en 14 vormen tezamen met stuurcircuit SC een tweede DC-AC-converter. Condensatoren 8 en 14 maken aldus deel uit van zowel de eerste als de tweede DC-AC-converter. Circuitdeel IVa deel uitmakend van de middelen Π vormt tezamen met stuurcircuit SC en schakelelementen 13 en 14 middelen voor het laagfrekwent onderbreken van de eerste en de tweede stroom. Circuitdeel IVa vormt tezamen met stuurcircuit SC en schakelelementen 13 en 14 eveneens middelen IV voor het opwekken van een stroom door de eerste electrode Eli ingeval de eerste stroom onderbroken is en voor het opwekken van een stroom door de tweede electrode E12 ingeval de tweede stroom onderbroken is. Voorts bevat de in figuur 2 getoonde lagedrukkwikontladingslamp middelen Π, voor het voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom, en middelen III voor het instellen van de som van de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom.

1 en 2 zijn klemmen voor aansluiting op een voedingsspanningsbron die een voedingsspanning van wisselende polariteit levert. Klemmen 1 en 2 vormen tevens ingangsklemmen van diodebrug 3. Klemmen 4 en 5 vormen uitgangsldemmen van diodebrug 3. Klem 4 is verbonden met klem 5 door middel van condensator 70. Condensator 70 is overbrugd door een serieschakeling van schakelelementen 6 en 7, door een serieschakeling van condensator 8 en condensator 9 en door een serieschakeling van schakelelementen 10 en 11. Stuurelectrodes van de schakelelementen 6,7,10 en 11 zijn gekoppeld met het stuurcircuit SC, voor het opwekken van een signaal voor het geleidend en ongeleidend maken van schakelelementen 6,7,10,11,12 en 13. Een gemeenschappelijk punt van schakelelement 6 en schakelelement 7 is verbonden met een eerste zijde van inductief element 14. Een tweede zijde van inductief element 14 is verbonden met een eerste uiteinde van electrode Eli. Een tweede uiteinde van electrode Eli is via schakelelement 12 verbonden met electrode E13 en met een eerste zijde van condensator 9. Een stuurelectrode van schakelelement 12 is gekoppeld met stuurcircuit SC. Een gemeenschappelijk punt van schakelelement 10 en schakelelement 11 is verbonden met een eerste zijde van inductief element 20. Een tweede zijde van inductief element 20 is verbonden met een eerste uiteinde van electrode E12. Een tweede uiteinde van electrode E12 is via schakelelement 13 verbonden met electrode E13 en de eerste zijde van condensator 9. Een stuurelectrode van schakelelement 13 is gekoppeld met het stuurcircuit SC. Het stuurcircuit SC is gekoppeld met middelen Π voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Het stuurcircuit SC is eveneens gekoppeld met middelen m voor het instellen van de som van de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom. Tevens is het stuurcircuit SC gekoppeld met het circuitdeel IVa.

De werking van de in figuur 2 getoonde lagedrukkwikontladingslamp is als volgt.

In geval klemmen 1 en 2 zijn aangesloten op een voedingspanningsbron is over condensator 70 een gelijkspanning aanwezig. Tijdens stationair lampbedrijf maakt het stuurcircuit SC de schakelelementen 6,7,10 en 11 hoogffekwent geleidend en ongeleidend. Tevens maken de middelen Π via het stuurcircuit SC gedurende een eerste tijdsinterval van een laagfrekwente periode het schakelelement 13 geleidend en het schakelelement 12 ongeleidend. Als gevolg hiervan is op het gemeenschappelijk punt van schakelelement 6 en schakelelement 7 een nagenoeg blokvormige hoogfrekwente potentiaal aanwezig die tijdens het eerste tijdsinterval een hoogfrekwente stroom door het lampvat Lal doet vloeien. Op het gemeenschappelijk punt van schakelelement 10 en schakelelement 11 is eveneens een nagenoeg blokvormige hoogfrekwente potentiaal aanwezig die een hoogfrekwente stroom door electrode E12 en schakelelement 13 doet vloeien. Deze hoogfrekwente stroom verwarmt de electrode E12. Tijdens het eerste tijdsinterval van de laagfrekwente periode vloeit in het lampvat La2 geen stroom. Gedurende een tweede tijdsinterval van de laagfrekwente periode maakt het stuurcircuit SC het schakelelement 12 geleidend en het schakelelement 13 ongeleidend. Als gevolg hiervan vloeit gedurende dit tweede tijdsinterval van de laagfrekwente periode een hoogfrekwente stroom door het lampvat La2. Tevens vloeit een hoogfrekwente stroom door de electrode Eli en het schakelelement 12. Deze laatste hoogfrekwente stroom verwarmt de electrode Eli gedurende het tweede tijdsinterval van de laagfrekwente periode. Het kleurpunt van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht wordt ingesteld door de verhouding tussen het eerste tijdsinterval en het tweede tijdsinterval van een laagfrekwente periode in te stellen met behulp van de middelen Π. Ingeval de som van de tijdsduur van het eerste tijdsinterval en de tijdsduur van het tweede tijdsinterval nagenoeg gelijk is aan de tijdsduur van een laagfrekwente periode is de lichtstroom van de lagedrukkwikontladingslamp maximaal. Deze lichtstroom kan verkleind worden door met behulp van de middelen ΠΙ via het stuurcircuit SC de beide schakelelementen 12 en 13 gedurende een derde tijdsinterval van de laagfrekwente periode beide geleidend te maken. Gedurende dit derde tijdsinterval vloeit geen stroom door het eerste lampvat Lal en het tweede lampvat La2. Zowel electrode Eli als electrode E12 worden echter verwarmd doordat tijdens dit derde tijdsinterval zowel door electrode Eli en schakelelement 12 als door electrode E12 en schakelelement 13 een hoogfrekwente stroom vloeit.

Hierbij wordt opgemerkt dat het eveneens mogelijk is om zowel door lampvat Lal als door lampvat La2 een ononderbroken hoogfrekwente stroom te doen vloeien en het kleurpunt van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht in te stellen door de verhouding tussen de amplitudes van de eerste en de tweede stroom in te stellen. Dit laatste kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door de verhouding tussen de duty cycle van de schakelelementen 6 en 7 enerzijds en de duty cycle van de schakelelementen 10 en 11 anderzijds in te stellen. Eveneens is het mogelijk om de lichtstroom van de lagedrukkwikontladingslamp in te stellen met behulp van deze duty cycles. Een andere mogelijkheid is om de frekwentie waarmee schakelelement 6 en schakelelement 7 geleidend gemaakt worden verschillend te kiezen van de frekwentie waarmee schakelelement 10 en schakelelement 11 geleidend gemaakt worden. Het kleurpunt van het door de lagedrukkwikontladingslamp uitgestraalde licht kan dan worden ingesteld door de verhouding tussen deze beide frekwenties te kiezen. De lichtstroom van de lagedrukkwikontladingslamp kan eveneens met behulp van deze frekwenties worden ingesteld. In deze beide gevallen kunnen de schakelelementen 12 en 13 en het deel van het stuurcircuit SC dat deze schakelelementen geleidend en ongeleidend maakt achterwege worden gelaten.

Claims

1. Lagedrukkwikontiadingslamp bevattende een eerste lampvat voorzien van een eerste electrode, van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een eerste luminescerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een eerste kleurtemperatuur uitstraalt, een tweede lampvat voorzien van een tweede electrode, van een vulling omvattende kwik en edelgas en van een tweede luminescerende laag, die tijdens lampbedrijf wit licht van een tweede van de eerste verschillende kleurtemperatuur uitstraalt, middelen I voor het opwekken van een eerste stroom door het eerste lampvat en een tweede stroom door het tweede lampvat, middelen Π voor het instellen van de verhouding tussen de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom, met het kenmerk, dat het eerste en tweede lampvat met elkaar zijn verbonden via een voor de vulling doorlatende verbinding en tezamen een ontladingsruimte omsluiten, dat de eerste stroom en de tweede stroom hoogfrekwente stromen met een wisselende polariteit zijn en dat de ontladingsruimte slechts één verdere electrode bevat.

2. Lagedrukkwikontladingslamp volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de lagedruldcwikontladingslamp voorts voorzien is van middelen m voor het instellen van de som van de effectieve waarde van de eerste stroom en de effectieve waarde van de tweede stroom.

3. Lagedrukkwikontladingslamp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de middelen I een eerste DC-AC-converter en een tweede DC-AC-converter bevatten, waarbij elke DC-AC-converter twee schakelelementen, een inductief element en een capacitief element bevat.

4. Lagedrukkwikontladingslamp volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het capacitieve element van de eerste DC-AC-converter en het capacitieve element van de tweede DC-AC-converter tenminste één gemeenschappelijke condensator omvatten.

5. Lagedrukkwikontladingslamp volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de middelen Π middelen omvatten voor het laagfrekwent onderbreken van de eerste stroom en de tweede stroom.

6. Lagedrukkwikontladingslamp volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de lagedrukkwikontladingslamp tevens voorzien is van middelen IV voor het opwekken van een stroom door de eerste electrode ingeval de eerste stroom door de middelen II onderbroken is en voor het opwekken van een stroom door de tweede electrode ingeval de tweede stroom door de middelen Π onderbroken is.