DE19944575B4

DE19944575B4 - Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer elektrodenlosen Entladungslampe

Info

Publication number: DE19944575B4
Application number: DE1999144575
Authority: DE
Inventors: Gotthard Dr. Schleicher
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2019-09-18
Also published as: DE19944575A1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer elektrodenlosen Entladungslampe und Betriebsmitteln für die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe (LP), wobei
– die Betriebsmittel mindestens eine Induktionsspule (12) zur Einkopplung eines elektromagnetischen Feldes in die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe (LP) aufweisen,
– die Betriebsmittel mindestens ein Licht oder/und UV-Strahlung emittierendes Zündhilfsmittel (13; 23) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel (13; 23) induktiv und/oder kapazitiv an die mindestens eine Induktionsspule (11, 12) oder an eine Stromzuführung (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) gekoppelt ist, so daß die mindestens eine Induktionsspule (12) oder die Stromzuführung (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) als Energiequelle für das mindestens eine Zündhilfsmittel (13; 23) dient, und das mindestens eine Zündhilfsmittel (13, 23) derart plaziert ist, daß die von dem mindestens einen Zündhilfsmittel (13; 23) emittierte elektromagnetische Strahlung – Licht oder/und UV-Strahlung – auf die elektrodenlose Entladungslampe (LP) auftrifft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die WO 97/10610 A1 beschreibt eine elektrodenlose Entladungslampe mit einem lichtdurchlässigen, ringförmigen Entladungsgefäß und mit zwei Induktionsspulen, die einen geschlossenen Ferritkern aufweisen. Die beiden Induktionsspulen, die mit einer hochfrequenten Wechselspannung beaufschlagt werden, sind derart angeordnet, dass sie ein elektromagnetisches Feld in dem Entladungsgefäß erzeugen, das die ionisierbare Füllung im Innenraum des Entladungsgefäßes zu einer Gasentladung mit einem ringförmig geschlossenen Entladungsweg anregt. Die Zündung der Gasentladung in der elektrodenlosen Entladungslampe erfolgt mit Hilfe der Induktionsspulen. Die elektrodenlose Entladungslampe besitzt keine Zündhilfsmittel.

In der US 5,331,254 ist eine Zündvorrichtung für eine elektrodenlose Entladungslampe offenbart. Diese Zündvorrichtung weist als Zündhilfe eine Nebenentladungskanmer auf in die während der Zündung der Gasentladung mit Hilfe eines Lichtleiters das Licht einer lichtemittierenden Diode eingekoppelt wird.

Die US 4,053,814 beschreibt eine mit einem UV-Strahler ausgestattete Zündhilfsschaltung für eine mit Mikrowellen betriebene elektrodenlosen Entladungslampe. Die Zündhilfsschaltung ist in Serie mit einer Gleichspannungsversorgungsschaltung der elektrodenlosen Entladungslampe geschaltet, so dass während der Zündphase eine reduzierte Gleichspannung an der elektrodenlosen Entladungslampe bereitgestellt wird. Mittels einer elektronischen Schaltung wird, in Abhängigkeit von der von der elektrodenlosen Entladungslampe emittierten Lichtmenge, der Gleichstrom für den UV-Strahler kontinuierlich reduziert und die Gleichspannung für die elektrodenlose Entladungslampe entsprechend erhöht.

Die US 4,041,352 offenbart eine mit einem UV-Strahler ausgestattete Zündhilfsvorrichtung für eine elektrodenlose, mit Mikrowellen betriebene Entladungslampe. Die Zündhilfsvorrichtung umfasst einen Kondensator, der während der Zündphase der Entladungslampe an die inneren und äußeren Leiter der Leuchte gekoppelt ist und eine Resonanzbedingung erfüllt.

Die US 4,185,228 beschreibt eine elektrodenlose, mit Mikrowellen angeregte Entladungslampe mit zwei Kammern, die beide innerhalb eines gemeinsamen Hüllkolbens angeordnet sind. In der Hauptkammer wird die eigentliche Lichtemission angeregt, während in der Nebenkammer eine UV-Strahlen emittierende Glimmentladung erzeugt wird, die als Zündhilfe zur Anregung der Entladung in der Hauptkammer dient.

Die US 4,359,668 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zünden der Gasentladung in einer elektrodenlosen, mit Mikrowellen angeregten Entladungslampe. Diese Vorrichtung umfasst eine UV-Quelle, die mit Mikrowellenenergie angeregt wird.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer elektrodenlosen Entladungslampe bereitzustellen, die eine verbesserte Zündhilfsvorrichtung besitzt.

Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe und Betriebsmittel für die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe auf, wobei die Betriebsmittel mindestens eine Induktionsspule zur Einkopplung mindestens eines elektromagnetischen Feldes in die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe und mindestens ein Licht oder/und Ultraviolett-Strahlung emittierendes Zündhilfsmittel umfassen. Das mindestens eine Zündhilfs mittel ist erfindungsgemäß induktiv oder kapazitiv an die mindestens eine Induktionsspule oder an eine Stromzuführung der mindestens einen Induktionsspule gekoppelt, so dass die mindestens eine Induktionsspule oder die Stromzuführung der mindestens einen Induktionsspule als Energiequelle für das mindestens eine Zündhilfsmittel dient, und derart platziert, dass die von dem mindestens einen Zündhilfsmittel emittierte elektromagnetische Strahlung auf die elektrodenlose Entladungslampe auftrifft. Die Energieversorgung des Zündhilfsmittels wird dadurch auf sehr einfache Weise realisiert. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Zündhilfsvorrichtung einen sehr einfachen Aufbau.

Als Zündhilfsmittel eignet sich vorteilhafterweise eine lichtemittierende Diode. Es hat sich gezeigt, dass die Bestrahlung der mindestens einen elektrodenlosen Entladungslampe mit dem Licht einer Leuchtdiode als Zündhilfe vollkommen ausreicht, um die elektrodenlosen Entladungslampe, selbst wenn diese beispielsweise in eine Tunnelleuchte eingesetzt und damit ständiger Dunkelheit ausgesetzt ist, sicher zu zünden.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Zündhilfsvorrichtung mit einer zweiten Diode versehen, die antiparallel zur der lichtemittierenden Diode geschaltet ist. Die zweite Diode wirkt als Freilaufdiode für die andere Halbwelle des hochfrequenten Wechselstroms, die von der Leuchtdiode gesperrt wird. Die zweite Diode kann vorteilhafterweise ebenfalls als Leuchtdiode ausgebildet sein.

Um eine Überlastung des mindestens einen, elektromagnetische Strahlung emittierenden Zündhilfsmittels zu vermeiden, ist in Serie mit diesem Zündhilfsmittel ein strombegrenzendes Mittel geschaltet, das den Stromfluss durch das mindestens eine Zündhilfsmittel begrenzt.

Das mindestens eine Zündhilfsmittel und eventuelle weitere Komponenten der Zündhilfsvorrichtung sind vorteilhafterweise an der mindestens einen Induktionsspule oder an dem Entladungsgefäß der elektrodenlosen Entladungslampe befestigt. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann auch mit einem Gehäuse versehen sein, das die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe zumindest teilweise umschließt. In diesem Fall kann das mindestens eine Zündhilfsmittel vorteilhafterweise auch an dem Gehäuse montiert sein.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die elektrischen Zuleitungen des mindestens einen Zündhilfsmittels parallel zu den Stromzuführungen der mindestens einen Induktionsspule angeordnet, so dass eine induktive und/oder eine kapazitive Kopplung zwischen den elektrischen Zuleitungen des mindestens einen Zündhilfsmittels und den Stromzuführungen der mindestens einen Induktionsspule besteht. Außerdem ist die Länge der elektrischen Zuleitungen des mindestens einen Zündhilfsmittels vorteilhafterweise so gewählt, dass sie eine ausreichend hohe strombegrenzende Wirkung auf den Stromfluss durch das mindestens eine Zündhilfsmittel ausüben. Für den Betrieb des mindestens einen Zündhilfsmittels wird bei diesem Ausführungsbeispiel nicht einmal ein geschlossener Stromkreis benötigt.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine oder mehrere elektrische Zuleitungen des mindestens einen Zündhilfsmittels im elektromagnetischen Feld der mindestens einen Induktionsspule angeordnet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung und
2 eine schematische Darstelltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 1) besitzt eine elektrodenlose Entladungslampe LP mit einem ringförmigen Entla dungsgefäß 10. Die elektrodenlose Entladungslampe ist mit zwei Induktionsspulen 11, 12 ausgestattet, die jeweils einen ringförmigen, das Entladungsgefäß 10 umschließenden Ferritkern aufweisen. Die beiden Induktionsspulen 11, 12 sind parallel geschaltet und werden von einem Hochfrequenzgenerator G mit einer hochfrequenten Wechselspannung von ungefähr 250 kHz beaufschlagt. Sie sind durch zwei, auf dem Entladungsgefäß 10 aufgeklebte Stromzuführungen 15, 16 miteinander verbunden. Die elektrodenlose Entladungslampe LP besitzt eine elektrische Leistungsaufnahme von ungefähr 150 W. Zum Zünden einer Gasentladung in dem Entladungsgefäß 10 wird an den Induktionsspulen 11, 12 für eine Dauer von ca. 100 ms eine hochfrequente Wechselspannung mit einem Effektivwert von bis zu 1 kV bereitgestellt. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in dem Entladungsgefäß 10 der elektrodenlosen Entladungslampe LP sinkt der Effektivwert der hochfrequenten Wechselspannung auf ungefähr 200 V. Zur Verbesserung der Zündwilligkeit besitzt die elektrodenlose Entladungslampe LP eine Zündhilfsvorrichtung, die aus einer blaues Licht emittierenden Leuchtdiode 13 und einer antiparallel dazu geschalteten Diode 14 besteht. Die beiden elektrischen Zuleitungen 17, 18 der Leuchtdiode 13 sind ebenfalls auf das Entladungsgefäß 10 aufgeklebt. Jede der beiden elektrischen Zuleitungen 17, 18 verläuft in einem geringen Abstand von nur wenigen Millimetern parallel zu einer der Stromzuführungen 15, 16 der Induktionsspule 12. Dadurch besteht zumindest während der Zündphase der Entladungslampe LP zwischen den Stromzuführungen 15 bzw. 16 der Induktionsspule 12 und den elektrischen Zuleitungen 17 bzw. 18 der Leuchtdiode 13 eine ausreichend starke induktive und/oder kapazitive Kopplung, um die Leuchtdiode 13 durch die in ihre Zuleitungen 17, 18 eingekoppelte elektrische Energie zur Lichtemission anzuregen. Durch die Bestrahlung des Entladungsgefäßes 10 mit dem von der Leuchtdiode 13 emittierten Licht wird die Anzahl der freien Ladungsträger in dem Entladungsmedium der Entladungslampe LP erhöht und damit die Zündwilligkeit der elektrodenlosen Entladungslampe LP verbessert. Die elektrischen Zuleitungen 17, 18 der Leuchtdiode 13 wirken strombegrenzend auf den Stromfluss durch die Leuchtdiode 13. Die strombegrenzende Wirkung der Zuleitungen 17, 18 kann durch Verändern ihrer Länge und durch Variation ihres Abstandes zu den Stromzuführungen 15, 16 optimiert werden. Die Dioden 13, 14 sind auf einer Montageplatine (nicht abgebildet) montiert, die an der Induktionsspule 12 befestigt ist. Bei dem Hochfrequenzgenerator G handelt es sich um einen Wechselrichter, der die Zünd- und Betriebsspannung für die elektrodenlose Entladungslampe LP generiert.
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (siehe 2) der Erfindung besitzt ebenfalls eine elektrodenlose Entladungslampe LP, die denselben Aufbau wie die elektrodenlose Entladungslampe LP des ersten Ausführungsbeipiels aufweist. Für identische Bauteile wurden daher in den 1 und 2 bei beiden Ausführungsbeispielen dieselben Bezugszeichen verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Zündhilfsvorrichtung. Die Zündhilfsvorrichtung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht aus einer blaues Licht emittierenden Leuchtdiode 23, einer Diode 24, einem Kondensator 25 und einem isolierten Draht 26. Die Leuchtdiode 23, der Kondensator 25 und der Draht 26 sind in Serie geschaltet und bilden einen geschlossenen Stromkreis. Die Diode 24 ist parallel zur Leuchtdiode 23 angeordnet. Der mit einer Isolierung versehene Draht 26 ist zwischen dem Entladungsgefäß 10 und dem Ferritkern der Induktionsspu1e 12 angebracht, so dass er mit dem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld der Induktionsspule 12 beaufschlagt wird. Während der Zündphase der elektrodenlosen Entladungslampe LP wird in dem Draht 26 durch seine induktive Kopplung an die Induktionsspu1e 12 eine hochfrequente Wechselspannung induziert. In dem von der Leuchtdiode 23, dem Kondensator 25 und dem Draht 26 gebildeten Stromkreis fließt daher ein hochfrequenter Strom, der die Leuchtdiode 23 zur Emission von blauem Licht anregt. Der Kondensator 25 dient zur Strombegrenzung. Die Diode 24 wirkt als Freilaufdiode für die Halbwelle des Wechselstroms, die von der Leuchtdiode 23 gesperrt wird. Die Bauteile 23, 24, 25 sind auf einer Montageplatte (nicht abgebildet) angeordnet, die an der Induktionsspule 12 befestigt ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbei spiele. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich ein Gehäuse oder einen Reflektor für die elektrodenlose Entladungslampe aufweisen. In diesem Fall kann die Leuchtdiode oder die komplette Zündhilfsvorrichtung an dem Reflektor oder an dem Gehäuse befestigt sein. Die Leuchtdiode kann auch als Zündhilfe für zwei nebeneinander in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnete elektrodenlose Entladungslampen dienen.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer elektrodenlosen Entladungslampe und Betriebsmitteln für die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe (LP), wobei – die Betriebsmittel mindestens eine Induktionsspule (12) zur Einkopplung eines elektromagnetischen Feldes in die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe (LP) aufweisen, – die Betriebsmittel mindestens ein Licht oder/und UV-Strahlung emittierendes Zündhilfsmittel (13; 23) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel (13; 23) induktiv und/oder kapazitiv an die mindestens eine Induktionsspule (11, 12) oder an eine Stromzuführung (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) gekoppelt ist, so daß die mindestens eine Induktionsspule (12) oder die Stromzuführung (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) als Energiequelle für das mindestens eine Zündhilfsmittel (13; 23) dient, und das mindestens eine Zündhilfsmittel (13, 23) derart plaziert ist, daß die von dem mindestens einen Zündhilfsmittel (13; 23) emittierte elektromagnetische Strahlung – Licht oder/und UV-Strahlung – auf die elektrodenlose Entladungslampe (LP) auftrifft.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel eine lichtemittierende Diode (13; 23) ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß antiparallel zur lichtemittierenden Diode (13; 23) eine weitere Diode (14; 24) geschaltet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Diode eine zweite, lichtemittierende Diode ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu dem mindestens einen Zündhilfsmittel (13, 23) ein strombegrenzendes Mittel geschaltet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das strombegrenzende Mittel aus einem oder mehreren Kondensatoren (25) besteht.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel (13; 23) an dem Entladungsgefäß (10) der mindestens einen elektrodenlosen Entladungslampe (LP) oder an der mindestens einen Induktionsspule (12) befestigt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das die mindestens eine elektrodenlose Entladungslampe zumindest teilweise umschließt, und das mindestens eine Zündhilfsmittel an dem Gehäuse befestigt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel (23) eine oder mehrere elektrische Zuleitungen (26) aufweist, die im elektromagnetischen Feld der mindestens einen Induktionsspule (12) angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Zündhilfsmittel (13) elektrische Zuleitungen (17, 18) aufweist, die parallel zu den Stromzuführungen (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) angeordnet sind, so daß zwischen den elektrischen Zuleitungen (17, 18) des mindestens einen Zündhilfsmittels (13) und den Stromzuführungen (15, 16) der mindestens einen Induktionsspule (12) eine induktive und/oder kapazitive Kopplung besteht.