DE3910431C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anregungsspule gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Anregungsspule ist in der US-PS 47 05 987 beschrieben. Die US-PS 33 19 119 offenbart eine Anregungsspule zum Anregen einer atomaren Quelle von Emissionslinien.

Die DE-PS 23 02 685 betrifft eine Leuchtstofflampe mit Elektroden, aber ohne Anregungsspule. Die elektrodenhaltige Lampe nach der DE-PS 23 02 685 weist zur Absenkung der Zündspannung unter 1 kV einen Zündstreifen auf, der sich im wesentlichen über die gesamte Entladungslänge der Leuchtstoffröhre erstreckt und elektrisch nicht mit den Elektroden verbunden ist. Dieser Zündstreifen besteht entweder aus aufgemaltem, aufgespritzem, aufgetupftem oder aufgewalztem, leitenden Material oder einer aufgeklebten oder aufgedampften bandförmigen Metallschicht. Nach Anspruch 6 der DE-PS 23 02 685 ist es das leitende Material selbst, das optisch reflektiert.

Es ist bekannt, daß sichtbares Licht durch eine von einem Hochfrequenzstrom angeregte Plasma-Entladung erzeugt werden kann. Der Hochfrequenzstrom wird durch eine Anregungsspule geschaffen, die allgemein außerhalb der Lampe liegt, in der die Entladung angeregt wird und die mit dem Entladungsplasma gekoppelt ist. Es ist von hervorragender Bedeutung, daß die Anregungsspule nicht nur einen geringen Hochfrequenz-Widerstandsverlust sondern auch physikalische Eigenschaften hat, die es gestatten, daß der größte Teil des Lichtes von der Plasma-Entladung genutzt werden kann und nicht durch die Spule blockiert wird. Licht, das durch die Anregungsspule abgefangen wird, vermindert die Gesamtwirksamkeit der Lichtquelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anregungsspule der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren bestimmungsgemäßer Verwendung das Abfangen und die Absorption von Licht durch die Anregungsspule so gering als möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Anregungsspule gestattet es, daß nahezu das gesamte von der Lampe erzeugte Licht ohne merkliche Blockierung durch die Spule entweichen kann. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Hochleistungsentladungs- (HID)-Lampe mit einer dazugehörigen Hoch­ frequenz-Anregungsspule und einer Anregungsquelle, die brauchbar ist, um die Umgebung zu erläutern, in der die vorliegende Erfindung arbeitet,

Fig. 2a einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungs­ form einer reflektierend überzogenen Anregungs­ spule in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2b eine Querschnittsansicht einer anderen bevorzug­ ten Ausführungsform der reflektierend überzogenen Anregungsspule nach der vorliegenden Erfindung.

Die in Fig. 1 gezeigte Hochleistungs-Entladungslampe 10 um­ faßt einen transparenten Kolben 11, der ein Volumen 11a ein­ schließt, das eine Menge mindestens eines Gases enthält, in dem ein Bogenentladungsplasma 12 erzeugt wird, wenn ein hochfrequenter Strom in einer Anregungsspule 14 fließt, die außerhalb des Kolbens 11 angeordnet ist. Der hochfrequente Strom I_rf fließt aufgrund der Anwesenheit einer Anregungs­ spule 16, die eine Hochfrequenzspannung V_rf zwischen die Enden 14a und 14b in der Anregungsspule legt. Üblicherweise hat das Bogenentladungsplasma 12 die Gestalt eines Ringes in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes B liegt, das durch die Anregungsspule 14 induziert wird. Um die richtige magnetische Kopplung zwischen Spule 14 und Bogen 12 zu erhalten, sollte der Bogen 12 so viele Magnetlinien als möglich von der Spule aufnehmen, so daß der Bogen 12 üblicherweise relativ dicht an der Spule 14 liegt. Dadurch wird ein Teil des vom Bogen 12 erzeugten Licht­ tes durch die Spule 14 abgefangen, was die Gesamtwirksamkeit der Lichtquelle 10 verringert. Es ist daher sehr erwünscht, so wenig Lichtabsorption durch die Spule 14 zu haben wie mög­ lich. Der Leiter der Spule 14 kann fest oder hohl sein, da der Hochfrequenzstrom nur auf der Oberfläche des Leiters bis zu einer Tiefe fließt, die als Hochfrequenz-Eindringtiefe be­ kannt ist. Für einen Kupferleiter und bei einer Frequenz von etwa 13,56 MHz (was eine relativ standardgemäße Industrie­ frequenz ist, mit der HID-Lampen häufig betrieben werden) be­ trägt die Eindringtiefe etwa 0,2 mm. Da die Eindringtiefe so gering ist, muß der Leiter eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit haben, so daß häufig Kupfer benutzt wird, oft mit einer Oberflächenschicht aus Silber oder Gold, um Hoch­ frequenzverluste zu vermindern. Der optische Reflexionsfak­ tor der meisten solcher Materialien ist gering, ausgenommen einer polierten Silberoberfläche. Silber und andere Materia­ lien, wie Kupfer, behalten beim Aussetzen gegenüber Wärme, Strahlung oder bei atmosphärischen Gasen jedoch eine gut polierte Oberfläche nicht. Wenn daher Spulenmaterialien, wie Kupfer oder Silber, benutzt werden, dann zeigt die Spulen­ oberfläche bald eine unerwünscht starke Lichtabsorption oder, in anderen Worten, diese Oberfläche behält kein sehr hohes Reflexionsvermögen zumindest für sichtbares Licht.

In den Fig. 2a und 2b ist gemäß der vorliegenden Erfin­ dung eine spiegelnd oder diffus reflektierende Oberfläche auf der äußeren Oberfläche einer Hochfrequenz-Anregungsspule 14 für eine elektrodenlose HID-Lampe geschaffen, indem man auf dieser Oberfläche mindestens eine Schicht aus einem stark reflektierenden Material abscheidet. Eine dünne Schicht 18 (vergleiche Fig. 2a) aus einem passivierenden, lichtdurch­ lässigen dielektrischen Material, wie Aluminiumoxid, Sili­ ziumdioxid, Siliziumnitrid und ähnlichem, kann gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform direkt auf die äußere Oberfläche 14s des Leiters der Spule 14 aufgebracht werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2a wird ein rohrförmiger Leiter benutzt, der eine dünne leitende Wand 14c und ein hohles Inneres 14d aufweist, das für ein flüssiges Kühlmit­ tel durch die Spule benutzt werden kann, um Wärme davon zu entfernen. Die Spule kann aber auch ein massiver Draht sein, wie der feste Leiter 14c′ nach Fig. 2b, so lange die Ober­ fläche 14s′ des Leiters in ähnlicher Weise behandelt ist, und dies unabhängig von der Querschnittsgestalt und den Cha­ rakteristika des Hochfrequenzstrom tragenden Abschnitts des Spulenleiters. So wurde z. B. eine Spule aus einem polierten Aluminiumleiter mit einer dünnen Schicht 18 aus Siliziumni­ trid, die darauf abgeschieden war, hergestellt und diese Spu­ le hatte einen Lichtreflexionsfaktor von 0,89 (d. h. 89% des insgesamt auftreffenden Lichtes wurde von dem überzogenen Spulenleiter reflektiert).

Bei einer anderen derzeit bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Fig. 2b gezeigt ist, weist der Leiter 14c′ (der ein hohles Rohr oder ein massiver Draht runden, quadratischen oder anderen Querschnitt sein kann) eine erste Schicht 20 darauf auf, um den darunter liegenden Leiter zu schützen (wie eine Schutzplattierung aus Chrom mit einer Dicke von etwa 100 nm, so daß der Haupt­ teil des Hochfrequenz-Stromes in der Oberfläche des Kupfer­ leiters verläuft) und/oder zum Verbessern der Haftung einer Außenschicht 22 an der äußeren Oberfläche 14s′ des Spulenleiters. Zusätz­ lich zu einer Außenschicht 22, die einen stark reflektieren­ den spiegelnden Überzug schafft, kann die Außenschicht 22 auch aus einem Material bestehen, das eine diffus lichtre­ flektierende Oberfläche hat. So wurde z. B. eine Schicht 22 aus pulverförmigem Bariumsulfat auf eine Spule 14c′ aus Kupferleiter aufgebracht. Das Bariumsulfat hatte die Form einer im Handel erhältlichen Farbe. Um die Adhäsion der Farbe am Kupfer zu verbessern, wurde eine dünne Schicht 20 glanzloser weißer Emaillefarbe benutzt. Es wurde ein Lichtreflexionsfaktor von 0,982 gemessen. Andere diffus reflektierende Pulver, wie Titandioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und ähnliche sind unter den atmosphärischen Bedingungen, die in der Umgebung einer elektrodenlosen Lampe vorhanden sind, stabil und kön­ nen die erforderliche hohe Reflexion einfallenden Lichtes im sichtbaren Spektrum sowie im nahen UV und IR ergeben.

Claims (14)

1. Anregungsspule zum Anregen eines Hochleistungs- Entladungsplasmas in einer elektrodenlosen Entladungslampe mit mindestens einer Windung eines Leiters, der um ein gasgefülltes Entladungsrohr gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Oberfläche (14s, 14s′) des Leiters (14c, 14c′) eine Schicht (18, 22) aus einem Material, das der Spule einen Reflexionsfaktor von mehr als etwa 0,85 verleiht, aufgebracht ist.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (18, 22) eine spiegelnd reflektierende äußere Oberfläche aufweist.

3. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (18, 22) eine diffus reflektierende äußere Oberfläche hat.

4. Spule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (14c, 14c′) aus einem Material hergestellt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kupfer und Aluminium.

5. Spule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein passivierendes und lichtdurchlässiges dielektrisches Material ist.

6. Spule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid und Siliziumnitrid.

7. Spule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Zwischenschicht (20) aus einem anderen Material zwischen der äußeren Oberfläche des Leiters (14c, 14c′) und der reflektierenden Schicht (18, 22) aufweist.

8. Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (20) aus Chrom hergestellt ist.

9. Spule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (20) aus Chrom eine Dicke von etwa 100 nm hat.

10. Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (18, 22) aus Siliziumnitrid hergestellt ist und die Zwischenschicht (20) eine Schicht aus poliertem Silber ist, die unter der Siliziumnitridschicht auf der äußeren Oberfläche der Spule hergestellt ist.

11. Spule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bariumsulfat, Titandioxid, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid.

12. Spule nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein Pulver ist.

13. Spule nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Material ausgewählt ist, um die Haftung der reflektierenden Schicht an der äußeren Oberfläche des Leiters zu erhöhen.

14. Spule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Material eine Emaille-Farbe ist.