HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe zur Verwendung in einer Informationsvorrichtung wie
einem Faksimilegerät, einem Kopiergerät oder einem
Bildleser, in der eine fluoreszierende Substanz durch durch eine
Edelgas erzeugte Ultraviolettstrahlung zu Lichteinission
angeregt wird.
Beschreibung des Stands der Technik
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In den letzten Jahren wurden der Funktionsumfang von
Informations-Endgerätevorrichtungen wie Faksimilegeräten,
Kopiergeräten und Bildlesern einhergehend mit Fortschritten in der
informationsorientierten Gesellschaft verbessert, und der
Markt derartiger Informationsvorrichtungen expandiert
schnell. Beim Entwickeln von Informationsvorrichtungen mit
höherem Funktionsumfang muss eine Lichtquelleneinheit zur
Verwendung bei derartigen Informationsvorrichtungen als
Schlüsselbauteil derselben höheres Funktionsvermögen
aufweisen. Herkömmlicherweise wurden häufig Halogenlampen und
Leuchtstofflampen als Lampen zur Verwendung bei derartigen
Lichtquelleneinheiten verwendet. Jedoch werden in den
letzten Jahren, da Halogenlampen vergleichsweise niedrigen
Wirkungsgrad aufweisen, hauptsächlich Leuchtstofflampen mit
höherem Wirkungsgrad verwendet.
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Während jedoch Leuchtstofflampen hohen Wirkungsgrad
aufweisen, besteht bei ihnen das Problem, dass Charakteristiken
derselben, wie die optische Ausgangscharakteristik, abhängig
von der Temperatur variieren, da zur Lichtemission die
Entladung von Quecksilberdampf verwendet wird. Daher ist dann,
wenn eine fluoreszierende Substanz verwendet wird, entweder
der Temperaturbereich beim Gebrauch beschränkt, oder es ist
ein Heizer an der Wand einer Röhre der Lampe vorhanden, um
die Temperatur der Lampe einzustellen. Jedoch besteht
starker Bedarf hinsichtlich der Entwicklung von
Leuchtstofflampen mit stabilisierten Eigenschaften, um eine größere
Vielfalt von Gebrauchsorten sowie eine Verbesserung des
Funktionsvermögens von Vorrichtungen zu erzielen. Für diesen
Hintergrund wird die Entwicklung von Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampen, die die Emission von Licht auf Grund
einer Edelgasentladung nutzen und frei von Änderungen der
Temperaturcharakteristik sind, als Lichtquelle für
Informationsvorrichtungen vorangetrieben.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine beispielhafte von herkömmlichen
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtungen, wie z. B.
in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr.
63-58752 (und in DE-A-37 18 216) offenbart, wobei Fig. 7
eine schematische Wiedergabe ist, die einen Längsschnitt einer
Edelgasentladungs-Fluoreszenzlampe und den Gesamtaufbau der
Vorrichtung zeigt, und Fig. 8 eine Schnittansicht der Lampe
ist. Gemäß den Fig. 7 und 8 umfasst die Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampe der dargestellten Vorrichtung einen Kolben
1 in Form eines langgestreckten, hohlen Stabs oder einer
Röhre, die entweder aus Quarz oder hartem oder weichem Glas
bestehen kann. An der Innenfläche des Kolbens 1 ist eine
fluoreszierende Beschichtung 2 ausgebildet, und im Kolben 1
ist ein Edelgas eingeschlossen, das aus mindestens einem der
Gase Xenon, Krypton, Argon, Neon und Hellum besteht. Ein
Paar Innenelektroden 3a und 3b mit zueinander
entgegengesetzten Polaritäten liegen an den entgegengesetzten
Längsende-Abschnitten innerhalb des Kolbens 1. Die Innenelektroden
3a und 3b sind einzeln mit einem Paar Zuleitungen 4
verbunden, die sich in luftdichtem Zustand durch die
entgegengesetzten Stirnwände des Kolbens 1 erstrecken. An einer
Außenfläche einer Seitenwand des Kolbens 1 ist eine bandförmige
Außenelektrode 5 vorhanden, die sich parallel zur Achse des
Kolbens 1 erstreckt.
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Die Innenelektroden 3a und 3b sind über die Zuleitungen 4
mit einem Hochfrequenz-Wechselrichter 6 verbunden, der als
Vorrichtung zum Erzeugen hochfrequenter Energie dient, und
dieser Hochfrequenz-Wechselrichter 6 ist mit einer
Gleichspannungsquelle 7 verbunden. Die Außenelektrode 5 ist in
solcher Weise mit dem Hochfrequenz-Wechselrichter 6
verbunden, dass sie dieselbe Polarität wie die Innenelektrode 3a
aufweist.
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Nachfolgend wird die Funktion dieses Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampenvorrichtung beschrieben. Wenn bei einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung mit dem
vorstehend beschriebenen Aufbau durch den
Hochfrequenz-Wechselrichter 6 hochfrequente Energie an die Innenelektroden 3a
und 3b angelegt wird, tritt zwischen diesen Innenelektroden
3a und 3b eine Glimmentladung auf. Diese Glimmentladung regt
das Edelgas innerhalb des Kolbens 1 an, so dass es spezielle
Ultraviolettstrahlung emittiert. Diese Ultraviolettstrahlung
regt die an der Innenfläche des Kolbens 1 ausgebildete
fluoreszierende Beschichtung 2 an. Demgemäß wird von der
fluoreszierenden Beschichtung 2 sichtbare Lichtstrahlung
emittiert und zur Außenseite des Kolbens 1 ausgegeben.
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Eine andere Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe ist z. B. in
der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 63-
248 050 offenbart. Diese Lampe verwendet eine
Heißkathodenelektrode, wie sie z. B. in der japanischen
Patentveröffentlichtung Nr. 63-29 931 offenbart ist, um den Nachteil einer
Kaltkathoden-Edelgasentladungslampe, das nämlich die
Startspannung vergleichsweise hoch ist, zu beseitigen. Die
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe kann für eine vergleichsweise
hohe Ausgangsleistung sorgen, da ihre Leistungsbelastung
erhöht werden kann. Jedoch kann sie nur beträchtlich geringen
Wirkungsgrad und beträchtlich geringe optische
Ausgangsleistung im Vergleich mit einer auf Quecksilberdampf beruhenden
Leuchtstofflampe erzielen.
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Zusammengefasst gesagt, können herkömmliche
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampen keine ausreichend hohe Helligkeit
oder keinen ausreichend hohen Wirkungsgrad im Vergleich mit
Quecksilberdampf verwendenden Leuchtstofflampen erzielen,
da die fluoreszierende Substanz durch durch eine
Edelgasentladung erzeugte Ultraviolettstrahlung zur Lichtemission
angeregt wird.
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Eine Edelgasentladungs-Lampenvorrichtung, von der der
Oberbegriff von Anspruch 1 ausgeht, ist in EP-A-285 396
offenbart. Dieses Dokument zielt auf die Lampe selbst ab, und es
schlägt einen Druck des in der Lampe eingeschlossenen
Edelgases im Bereich zwischen 2,7 und 27 kPa vor, jedoch schenkt
es der Einrichtung zum Ansteuern der Lampe keine Beachtung.
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Verschiedene elektrische Schaltungen zum Ansteuern von
Leuchtstofflampen sind in US-4,388,563 und in Xerox
Disclosure Journal, Vol 7, No. 5, Sept./Okt. 1982, Seiten 307 und
308 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung erfolgte zum Beseitigen der oben beschriebenen
Probleme, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung zu schaffen, die
hohe Helligkeit und hohen Wirkungsgrad liefert. Diese
Aufgabe
ist durch die im Anspruch 1 dargelegte Vorrichtung
gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
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Bei einer Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung
gemäß einer Realisierung der Erfindung wird eine impulsförmige
Spannung an einen Glaskolben angelegt, so dass Moleküle
eines im Kolben eingeschlossenen Gases, das zur Lichtemission
beiträgt, mit einem solchen Energiepegel angeregt werden
können, dass eine große Menge an Ultraviolettstrahlung des
Gases durch Resonanz erzeugt wird, um die Lichtemission zu
erhöhen, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Abnutzung
von Elektroden einzugrenzen. Zu diesem Zweck wird in der
Lampe durch eine halbwellen-gleichgerichtete
Spannungversorgung von einer Lichtanregungsvorrichtung mit einfachem
Aufbau, bei dem ein Strombegrenzungselement und eine Diode zu
einer herkömmlichen hochfrequenten Spannungsversorgung
hinzugefügt sind, eine impulsförmige oder intermittierende
Entladung, die Abklingperioden des Lampenstroms enthält, in der
Lampe hervorgerufen, und an die Lampe wird eine Spannung mit
geeigneter Frequenz abhängig von einem Ausgleich zwischen
der Aktivierungsperiode und der Abklingperiode der
impulsförmigen Entladung angelegt.
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Eine Lichtanregungsvorrichtung, bei der, wie oben
beschrieben, eine halbwellen-gleichgerichtete Spannung verwendet
wird, besteht aus einer Serienschaltung einer hochfrequenten
Spannungsquelle und eines Strombegrenzungselements, und
einer parallel zu dieser Serienschaltung geschalteten Diode,
und um die Lampe zum Leuchten zu bringen, wird entweder eine
halbwellen-gleichgerichtete Spannung mit einer Frequenz über
4 kHz jedoch unter 200 kHz an diese Lampe angelegt, in der
Xenongas mit einem Druck über 1300 Pa (10 Torr) aber unter
27 kPa (200 Torr) eingeschlossen ist, oder um die Lampe zum
Leuchten zu bringen, wird eine halbwellen-gleichgerichtete
Spannung mit einer Frequenz über 5 kHz jedoch unter 200 kHz
an diese Lampe angelegt, in der Kryptongas mit einem Druck
über 1300 Pa (10 Torr), jedoch unter 13 kPa (100 Torr)
eingeschlossen ist. Bei den vorstehend angegebenen
Konstruktionsbedingungen tritt in der Lampe eine impulsförmige
Entladung mit Abklingperioden des Lampenstroms auf, und an die
Lampe wird eine Spannung mit geeigneter Frequenz abhängig
von der Aktivierungsperiode angelegt, und außerdem ist
Xenongas oder Kryptongas mit solchem Druck in der Lampe
eingeschlossen, dass es durch impulsförmige Lichtanregung mit
hohem Wirkungsgrad angeregt werden kann. Demgemäß wird
Xenongas oder Kryptongas mit hohem Wirkungsgrad angeregt, und
die Abstrahlung ultravioletter Strahlen ist erhöht und der
Lampenwirkungsgrad ist verbessert.
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Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
vollständiger zu verstehen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Wiedergabe des Gesamtaufbaus
einer Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine
halbwellen-gleichgerichtete Spannung verwendet ist;
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Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
Druck eingeschlossenen Gases und dem Lampenwirkungsgrad
zeigt, wenn bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
Xenongas verwendet wird;
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Lichtanregungsfrequenz und dem Lampenwirkungsgrad zeigt,
wenn bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung Xenongas
verwendet wird;
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
Druck eingeschlossenen Gases und dem Lampenwirkungsgrad
zeigt, wenn bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
Krypton verwendet wird;
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Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der
Lichtanregungsfrequenz und dem Lampenwirkungsgrad zeigt,
wenn bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung Krypton
verwendet wird;
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Fig. 6 ist eine schematische Wiedergabe des Gesamtaufbaus
einer Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung, die
ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem
eine halbwellen-gleichgerichtete Spannung verwendet ist;
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Fig. 7 ist eine schematische Wiedergabe, die den
Gesamtaufbau einer herkömmlichen Edelgasentladungs-Leuchtstofflampen
vorrichtung zeigt, die einen hochfrequenten Strom verwendet;
und
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Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Lampe der in Fig. 7
dargestellten Vorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben.
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In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung der
Gesamtaufbau einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung dargestellt, die eine halbwellen-gleichgerichtete
Spannung
verwendet. Die dargestellten Lampenvorrichtung umfasst
eine Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe mit einem Kolben 1'
aus Glas, einer fluoreszierenden Schicht 2a und einem
Reflexionsfilm 2b, die beide an einer Innenfläche des Kolbens
1' ausgebildet sind. Die fluoreszierende Schicht 2a und der
Reflexionsfilm 2b sind nicht in einem Schlitzabschnitt 2c an
der Innenseite des Kolbens 1' ausgebildet. Die Lampe umfasst
ferner ein Paar Elektroden 3a' und 3b', die jeweils aus
einer Fadenwendel bestehen, auf die eine Elektronen
emittierende Substanz aufgetragen ist. Die Lampenvorrichtung
umfasst, zusätzlich zur Lampe, eine hochfrequente
Spannungsquelle 8, einen in Reihe mit dieser hochfrequenten
Spannungsquelle 8 geschalteten Kondensator 9, der als
Strombegrenzungselement wirkt, eine parallel zur Serienschaltung
aus der hochfrequenten Spannungsquelle 8 und dem Kondensator
9 geschaltete Diode 10 sowie eine Spannungsquelle 11 zum
Heizen der Elektrode 3b'.
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Nun wird die Funktion dieser Vorrichtung beschrieben. Wenn
bei der in Fig. 1 dargestellten
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung eine positive Spannung an die
Elektrode 3aä angelegt wird, liegt diese Spannung am Kolben 1'
an, so dass ein Lampenstrom durch die Lampe fließt. Wenn an
die Elektrode 3a' eine negative Spannung angelegt wird, wird
jedoch die Lampe durch die Diode 10 kurzgeschlossen, und
demgemäß liegt am Kolben 1ä keine Spannung an, und es fließt
kein Strom durch die Lampe. Demgemäß wird bei der vorstehend
beschriebenen Konstruktion einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung eine hochfrequente
halbwellen-gleichgerichtete Spannung an die Lampe angelegt, so dass im Kolben
1' eine impulsförmige Entladung auftritt, bei der der
Lampenstrom Abklingperioden zeigt, was sich von der üblichen
hochfrequenten Lichtanregung unterscheidet. Hierbei wirkt
der Kondensator 9 als Strombegrenzungselement, der nur den
Fluss eines geeigneten elektrischen Stroms durch den Kolben
1'
erlaubt, wenn eine hochfrequente Spannung angelegt wird.
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Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Druck eines
eingeschlossenen Gases und dem Wirkungsgrad der Lampe, wenn im
der in Fig. 1 dargestellten
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe Xenongas eingeschlossen ist. Hierbei weist der Kolben
1' der Lampe einen Außendurchmesser von 15,5 mm und eine
Gesamtlänge von 30 mm auf, und die Lampenleistung beträgt
konstant 7 W, und die Frequenz beträgt 20 kHz In Fig. 2
zeigt eine Kurve mit durchgezogener Linie die Beziehung für
den Fall, dass die Lampenvorrichtung mit dem in Fig. 1
dargestellten Aufbau auf impulsförmige Weise zum Leuchten
gebracht wird, während eine Kurve mit gestrichelter Linie die
Beziehung für den Fall einer hochfrequenten Lichtanregung
durch eine normale sinusförmige Wechselspannung zeigt. Aus
Fig. 2 ist es erkennbar, dass die Lampenvorrichtung gemäß
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Erfindung einen Verbesserungseffekt hinsichtlich des
Lampenwirkungsgrads zeigt, wobei dieser Verbesserungseffekt des
Lampenwirkungsgrads vom Druck des eingeschlossenen Xenongases
abhängt. Auch ist es aus Fig. 2 erkennbar, dass der maximale
Wirkungsgrad dort erhalten wird, wo sich der Druck des
eingeschlossenen Xenongases in einem Bereich von einigen kPa
befindet, und dass ein deutlicher Verbesserungseffekt des
Wirkungsgrads durch die Erfindung, im Vergleich mit dem bei
üblicher hochfrequenter Lichtanregung, innerhalb eines
Bereichs des Drucks des eingeschlossenen Xenongases zwischen
1300 Pa und 27 kPa erhalten werden kann. Diese Verbesserung
des Lampenwirkungsgrads rührt von der Tatsache her, dass
eine impulsförmige Entladung, bei der eine Aktivierungsperiode
und eine Abklingperiode abwechselnd auftreten, die
Elektronenergie einer positiven Säule in hohem Ausmaß moduliert,
was die Energie zum Anregen des Xenongases erhöht, um die
vom Xenongas erzeugte Ultraviolettstrahlung zu vermehren,
wie auch herrührend von der Emission von Nachglimmlicht
während derartiger Abklingperioden. Zum Beispiel entspricht
der Wert von 1300 Pa, bei dem der Lampenwirkungsgrad eine
deutliche Verbesserung zeigt, einem Druck, bei dem eine
deutliche Emission von Nachglimmlicht während der Abklingpe
rioden auftritt, was bei einigen 100 Pa kaum der Fall ist.
Übrigens ist die Verbesserung des Wirkungsgrads bei hohem
Druck vergleichsweise niedrig, jedoch rührt dieser Effekt
von der Tatsache her, dass dann, wenn der Druck übermäßig
hoch ist, die Elektronenenergie durch häufige Elektronenstö
ße mit Xenongas beschränkt wird, weswegen die
Elektronenenergie durch Impulse nicht leicht moduliert wird.
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Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der
Lichtanregungsfrequenz und dem Lampenwirkungsgrad. In Fig. 3 kennzeichnet
eine Kurve mit durchgezogener Linie die Beziehung für den
Fall, dass die Lampenvorrichtung mit dem in Fig. 1
dargestellten Aufbau durch Impulse zum Leuchten angeregt wird,
während eine Kurve mit gesstrichelter Linie die Beziehung
für den Fall einer üblichen hochfrequenten Lichtanregung
kennzeichnet. Hierbei enthält die
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampe Xenongas von 4kpa, und die Lampenleistung beträgt
konstant 7 W.
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Aus Fig. 3 ist es erkennbar, dass mit der Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampenvorrichtung des in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels der Erfindung bei einer Frequenz über
4 kHz ein hoher Wirkungsgrad im Vergleich mit dem bei
üblicher hochfrequenter Lichtanregung erhalten wird. Es ist auch
erkennbar, dass dann, wenn die Frequenz auf ungefähr 200 kHz
ansteigt, die Wirkungsgrade in den beiden Fällen im
wesentlichen dasselbe Niveau zeigen. Demgemäß sollte die Frequenz
höher als 4 kHz, jedoch niedriger als 200 kHz sein.
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Es ist auch zu beachten, dass der Grund, weswegen der
Wirkungsgrad bei hoher Frequenz fällt und im wesentlichen dem
im Fall üblicher hochf requenter Lichtanregung gleich wird,
derjenige ist, dass ein Plasmaparameter einer positiven
Säule einer derartig hohen Frequenz nicht folgen kann und
ähnlich wie bei einem Gleichstrom eine allmähliche Annäherung
an einen festen Zustand auftritt.
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Auf diese Weise kann durch die
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung mit dem in Fig. 1 dargestellten
Aufbau der Lampenwirkungsgrad deutlich verbessert werden, und
der Aufbau der Lichtanregungsvorrichtung ist so vereinfacht,
dass er leicht mit verringerten Kosten realisiert werden
kann. Ferner sind die Energieverluste der
Lichtanregungsvorrichtung gering, da als Strombegrenzungselement ein
Kondensator verwendet ist. Außerdem kann, da durch die Kombination
aus der Diode und dem Kondensator eine Spannung erzeugt
wird, die dem Doppelten derjenigen der Spannungsquelle
entspricht, auf einfache Weise eine hohe Spannung erzielt
werden, wie sie zum Starten der Entladung erforderlich ist.
Außerdem besteht der Effekt, da der Entladungsstrom einen Sig
nalverlauf aufweisen kann, der über das Merkmal eines
mäßigen Anstiegs in Form einer halbwellen-gleichgerichteten
Sinuswelle verfügt, dass Komponenenten höherer Harmonischer
verringert sind und auch elektromagnetische Störsignale
verringert sind, die beim impulsförmiger Entladung ein Problem
darstellen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass zwar die Lampe bei der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform als Beispiel einen
Außendurchmesser von 15,5 mm aufwies, jedoch eine
Untersuchung, die mit Lampen mit Außendurchmessern im Bereich von
8 mm bis 15,5 mm ausgeführt wurde, zeigte, dass eine
Verbesserung des Wirkungsgrads, wie sie oben beschrieben ist, mit
dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau unabhängig vom
Außendurchmesser der Lampen erhalten wird. Ferner ist zwar beim
oben beschriebenen Ausführungsbeispiel einer der Fadenwendel
vom Heißkathodentyp, jedoch können, da die Verbesserung des
Wirkungsgrads von der Verbesserung des Wirkungsgrads einer
positiven Säule herrührt, diese vom Kaltkathodentyp sein,
ohne dass ein Abhängigkeit von der Elektrodenstruktur
besteht. Während jedoch beim oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel eine Fadenwendelelektrode verwendet ist, ist es zum
Verringern der Startspannung und zum Erhöhen der Lebensdauer
der Elektrode wirkungsvoll, die Kathode zu beheizen, wie
dies aus Fig. 1 erkennbar ist.
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Ferner kann, da Xenongas das niedrigste
Ionisierungspotential und Anregungspotential unter den Edelgasen aufweist,
selbst wenn irgendein anderes Edelgas oder andere Gase mit
Xenon als eingeschlossenem Gas gemischt werden,
Lichtemission durch Xenon in ähnlicher Weise erzielt werden.
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Ferner ist beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zwar
ein Kondensator als Strombegrenzungselement verwendet,
jedoch kann das Strombegrenzungselement in anderer Weise aus
einer Induktivität bestehen, wie es in Fig. 6 dargestellt
ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt.
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Auch bei der in Fig. 6 dargestellten Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampenvorrichtung ist eine
Lichtanregungsvorrichtung erhalten, die geringe Energieverluste aufweist und
billig ist. Auch werden mit einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung, bei der das Strombegrenzungselement
auf diese Weise aus einer Induktivität besteht,
Eigenschaften erhalten, die ähnlich den
Lampenwirkungsgrad-Eigenschaften hinsichtlich des Drucks des eingeschlossenen Gases oder
der Frequenz sind, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt
sind, die mit der
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau erhalten
wurden.
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Nachfolgend werden Wirkungsgrad-Eigenschaften für den Fall
beschrieben, dass Kryptongas in den Kolben 1' der
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung eingeschlossen ist,
die eine halbwellen-gleichgerichtete Spannung verwendet. In
Fig. 4 ist die Beziehung zwischen dem Druck eingeschlossenen
Gases und dem Lampenwirkungsgrad für den Fall dargestellt,
dass Kryptongas in den Kolben 1' der Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampenvorrichtung mit dem in Fig. 1 dargestellten
Aufbau eingeschlossen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass
die verwendete Lampe einen Außendurchmesser von 15,5 mm und
eine axiale Länge von 300 mm aufwies, wobei die
Lampenleistung konstant 7 W betrug und die Frequenz 20 kHz betrug. In
Fig. 4 kennzeichnet eine Kurve mit durchgezogener Linie die
Beziehung für den Fall, dass die Lampe durch eine
impulsförmige Entladung, beim in Fig. 1 dargestellten Aufbau, zum
Leuchten angeregt wird, während eine Kurve mit gestrichelter
Linie die Beziehung für den Fall einer hochfrequenten
Lichtanregung auf Grundlage einer üblichen sinusförmigen
Wechselspannung kennzeichnet.
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Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels
einen Verbesserungseffekt hinsichtlich des
Lampenwirkungsgrads aufweist, wobei dieser Verbesserungseffekt
hinsichtlich des Lampenwirkungsgrads vom Druck des eingeschlossenen
Kryptongases abhängt. Aus Fig. 4 ist auch erkennbar, dass
der maximale Wirkungsgrad dann erhalten wird, wenn sich der
Druck des eingeschlossenen Kryptongases im Bereich von
einigen kPa befindet, und dass ein deutlicher
Verbesserungseffekt hinsichtlich des Wirkungsgrads bei diesem
Ausführungsbeispiel gegenüber dem Fall bei üblicher hochfrequenter
Lichtanregung innerhalb des Bereichs von 1300 Pa bis 13 kPa
erhalten werden kann. Eine derartige Verbesserung des
Lampenwirkungsgrads beruht auf einer ähnlichen Wirkung des
Kryptongases wie beim oben beschriebenen Xenongas.
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Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der
Lichtanregungsfrequenz und dem Lampenwirkungsgrad der Edelgasentladungs-
Leuchtstofflampenvorrichtung, die Kryptongas als
eingeschlossenes Gas verwendet. In Fig. 5 kennzeichnet eine Kurve
mit durchgezogener Linie die Beziehung für den Fall, dass
die Lampe auf Grundlage einer impulsförmigen Entladung zum
Leuchten angeregt wird, während eine Kurve mit gestrichelter
Linie die Beziehung für den Fall üblicher hochfrequenter
Lichtanregung kennzeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass
die Lampe dieser
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung Kryptongas mit 400 Pa einschließt und die
Lampenleistung konstant 7 W beträgt. Gemäß Fig. 7 zeigt eine
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung, bei der Kryptongas
in der Lampe eingeschlossen ist, in einem Frequenzbereich
über 5 kHz hohen Wirkungsgrad im Vergleich mit dem bei
üblicher hochfrequenter Lichtanregung. Ferner zeigt sich der
maximale Wirkungsgrad bei einer Frequenz von ungefähr 20 kHz,
und der Wirkungsgrad fällt bei höherer Frequenz ab, so dass
er bei einer Frequenz von ungefähr 200 kHz so niedrig ist,
dass er nahe am Wirkungsgrad im Fall üblicher hochfrequenter
Lichtanregung liegt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass ein derartiger Abfall des
Wirkungsgrads im hochfrequenten Bereich von einer ähnlichen
Wirkung des Kryptongases wie im Fall des Xenongases, wie
oben beschrieben, herrührt.
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Auf diese Weise kann der Lampenwirkungsgrad auch bei einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung, bei der
Kryptongas in der Lampe eingeschlossen ist, deutlich
verbessert werden, und der Aufbau der Lichtanregungsvorrichtung
kann deutlich vereinfacht werden und leicht mit verringerten
Kosten realisiert werden.
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Ferner sind die Energieverluste der
Lichtanregungsvorrichtung gering, da als Strombegrenzungselement ein Kondensator
verwendet ist.
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Das Strombegrenzungselement kann andernfalls aus einer
Induktivität bestehen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist und
oben beschrieben wurde. Auch dann, wenn das
Strombegrenzungselement aus einer Induktivität besteht, werden
Lampenwirkungsgrad-Eigenschaften erzielt, die hinsichtlich des
Drucks des eingeschlossenen Gases oder der Frequenz ähnlich
sind, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Lampe bei der oben
beschriebenen Ausführungsform, bei der Kryptongas in ihr
eingeschlossen ist, als Beispiel einen Außendurchmesser von
15,5 mm aufwies, dass jedoch eine Untersuchung, die an
Lampen mit Außendurchmessern im Bereich von 8 mm bis 15,5 mm
ausgeführt wurde, zeigte, dass eine ähnliche Verbesserung
des Wirkungsgrads unabhängig vom Durchmesser der
Lampenkolben erhalten werden kann. Ferner ist zwar die Fadenwendel
vom Heißkathodentyp, jedoch kann sie, da die Verbesserung
des Wirkungsgrads von der Wirkungsgradverbesserung einer
positiven Säule abhängt, andernfalls z. B. vom Kaltkathodentyp
sein, ohne dass ein Abhängigkeit von der Elektrodenstruktur
besteht. Wenn jedoch eine Fadenwendelelektrode verwendet
wird, ist es zum Verringern der Startspannung und zum
Erhöhen der Lebensdauer der Elektrode von Wirkung, die Kathode
zu beheizen, wie dies aus Fig. 1 erkennbar ist.
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Ferner kann selbst dann, wenn Argon, Neon oder Hehum mit
höherem Ionisierungspotential als dem von Krypton mit
Krypton für das eingeschlossene Gas gemischt wird, eine
Lichtemission auf ähnliche Weise wie im Fall von Kryptongas
selbst erhalten werden.
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Zusammengefasst gesagt&sub1; wird gemäß der Erfindung dann, wenn
eine halbwellen-gleichgerichtete Spannung verwendet wird,
dann, wenn Xenongas in einem Kolben einer Lampe einer
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung eingeschlossen
ist, der Druck des eingeschlossenen Gases auf einen Wert
über einen Wert von 1,3 kPa jedoch unter 27 kPa eingestellt
und es wird eine halbwellen-gleichgerichtete Spannung mit
einer Frequenz über 4 kHz jedoch unter 200 kHz an den Kolben
angelegt, um dafür zu sorgen, dass der Kolben leuchtet,
wobei jedoch dann, wenn Kryptongas eingeschlossen ist, der
Druck des eingeschlossenen Gases auf einen Wert über 1,3 kPa
jedoch unter 13 kPa eingestellt wird und eine
halbwellengleichgerichtete Spannung mit einer Frequenz über 5 kHz
jedoch unter 200 kHz an den Kolben gelegt wird, um dafür zu
sorgen, dass der Kolben leuchtet. Demgemäß bestehen Effekte
dahingehend, dass der Aufbau der
Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung vereinfacht ist und sie mit
verringerten Kosten hergestellt werden kann und ein hoher Lampen
wirkungsgrad erzielbar ist. Demgemäß besteht die Wirkung,
dass eine Edelgasentladungs-Leuchtstofflampenvorrichtung
großer Helligkeit und mit hohem Wirkungsgrad erhalten werden
kann, ohne dass die Lebensdauer im Vergleich mit derjenigen
bei herkömmlicher Gleichspannungs-Lichtanregung oder übli
cher hochfrequenter Wechselspannungs-Lichtanregung
beeinträchtigt ist.