Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine
elektrodenlose Entladungsleuchte, bei der ein Hochfrequenzstrom von
einer ersten Hochfrequenz-Leistungsquelle an eine
Induktionsspule zugeführt wird, welche auf der äußeren Peripherie
einer Leuchtenröhre aus einem lichtdurchlässigen Material
angeordnet ist, die ein Entladungsgas enthält, das für eine
Anregungslumineszenz des Gases mit einem hochfrequenten
elektromagnetischen Feld, das auf das Gas wirken gelassen wird, gefüllt
ist, wobei eine Hilfselektrode aus einer Metallfolie an einer
Position auf einer Seite einer axialen Linie der
Induktionsspule vorgesehen ist, um elektromagnetisch mit dem Innenraum der
Leuchtenröhre gekoppelt zu werden, um eine preliminäre
Entladung des Entladungsgases in der Leuchtenröhre zu bewirken, und
zwar vor der Anregungslumineszenz mittels der Induktionsspule,
wobei Leistung von einer zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle
an die Hilfselektrode separat von der ersten Hochfrequenz-
Leistungsquelle für die Hochfrequenz-Stromvexsorgung für die
Induktionsspule zugeführt wird.
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Die elektrodenlose Entladungsleuchte der obigen Art unterlag
Forschungen und Entwicklungen, um der Leuchte solche Merkmale
zu verleihen, daß sie klein in ihrer Größe ist, aber immer noch
hoch in der Ausgangsleistung und lang in der Lebensdauer, um
somit nützlich verwendbar zu sein als eine Lichtquelle mit
einem hohen Ausgangsleistungspunkt.
Beschreibung des Standes der Technik
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Es sind verschiedene elektrodenlose Entladungsleuchten bekannt,
welche zur Lumineszenz mit den Entladungsgasen in der
Lampenröhre geeignet sind, welche von dem hochfrequenten
elektroma
gnetischen Feld angeregt werden, das auf die Gase wirkt, wobei
das hochfrequente elektromagnetische Feld im allgemeinen
mittels einer Induktionsspule erzeugt wird, die um die Röhre
gewickelt ist.
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Obwohl ein anfängliches Starten solch reiner Entladungsleuchte
relativ leicht durch Hinzufügung von Quecksilber zu den
Entladungsgasen, die in der Röhre versiegelt sind, gemacht wird,
wird ein Wiederstart relativ schwierig gemacht. Weiterhin gibt
es insbesondere ein Problem, daß ein Temperaturanstieg in der
Leuchtenröhre bei ihrem Anzünden bewirkt, daß der Dampfdruck
von. Quecksilber in einer Art einer Exponentialfunktion
variiert, so daß es schwierig ist, die Anpassung mit einer
Hochfrequenz-Leistungsquelle zum Anlegen eines hochfrequenten Stroms
an die Induktionsspule zu erreichen, und die Entladungsleuchte
flackert aus, wenn die Anpassung nicht erreicht werden kann.
Wenn die Leuchtsubstanz, wie z. B. Quecksilber, dem
Entladungsgas nicht hinzugefügt wird, wird es leichter, die Anpassung mit
der Hochfrequenz-Leistungsquelle durchzuführen, aber der
Gasdruck muß höher gemacht werden, um eine hinreichende Quantität
an Licht zu erhalten, und das anfängliche Starten wird dadurch
erschwert. Obwohl das Anlegen einer relativ hohen Spannung an
die Induktionsspule in einem zwangsweisen Starten der Leuchte
resultieren kann, bewirkt dies ein weiteres Problem, nämlich
daß eine Hochfrequenz-Leistungsquelle erforderlich ist, welche
in der Lage ist, eine hohe Spannung anzulegen, so daß die
Hochfrequenz-Leistungsquelle als Zündschaltung in ihrer Größe
vergrößert werden muß, was die gesamte elektrodenlose
Entladungsleuchtenhalterung eventuell größer macht.
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Zum Eliminieren des obigen Problems wurde beispielsweise in den
US-Patenten Nr. 4,894,590; 4,902,937 und 4,982,140 von H. L.
Witting, US-Patent Nr. 5,057,750 von G. A. Farral et al. und US-
Patent Nr. 5,059,868 von S. A. El-Hamamsy et al. verschiedene
elektrodenlose Entladungsleuchten mit einer Startereinrichtung
zum Ausführen einer preliminären Entladung vor und separat von
einer Hauptentladung mittels einer Hauptinduktionsspule
vorgeschlagen.
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In diesen bekannten elektrodenlosen Entladungsleuchten wird im
allgemeinen ein induziertes elektrisches Feld innerhalb der
Leuchtenröhre durch das hochfrequente elektromagnetische Feld
erzeugt, um somit mit diesem elektromagnetischen Feld zu
koppeln, und ein Entladungsplasma wird entlang dieses induzierten
elektrischen Feldes laufen gelassen. Obwohl in diesem Fall ein
Zustand, in dem eine preliminäre Entladung durch eine
Startereinrichtung stattfinden gelassen wird, zu dem Zustand
verschoben wird, in dem das Entladungsplasma entlang des
induzierten elektrischen Felds läuft, gibt es insofern ein Problem, als
daß eine relativ große Energie erforderlich ist zum Verschieben
der Plasmalichtbogenentladung zum Zustand des Laufens entlang
des induzierten elektrischen Felds, und das Starten der
Entladungsleuchte war daher praktisch nicht leicht gleichmäßig
ausführbar.
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In der japanischen Patentoffenlegung Nr. 5-217561 basierend auf
dem US-Patent US-A-5,479,072 (Anmeldungsnr. 07/790,837) als
Prioritätsbasis (obwohl nach dem Prioritätsdatum der
vorliegenden Erfindung offengelegt) ist weiterhin vorgeschlagen, ein
Halid eines seltenen Erdmetalls zu verwenden, insbesondere
Neodym, aber dies ist effektiv zur Verbesserung von nur der
Leuchtfarbe, aber reicht nicht aus zur Verbesserung des
Startvermögens und des Wiederstartvermögens.
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Eine Leuchte der eingangs definierten Art ist bekannt aus der
EP-A-0 458 546. Dieses Dokument lehrt eine Verbesserung im
Startvermögen der elektrodenlosen Hochintensitäts-
Entladungsleuchte typischerweise mittels einer Startersonde,
welche innerhalb einer Leuchtenröhre angebracht ist,
insbesondere in einer Bogenröhren-Halterungsstange, welche vorsteht von
einer Bogenröhre, aber an einer Position in nächster Nähe zur
Bogenröhre. Diese Startsonde ist vorgesehen als eine solche,
welche keine Bewegung zwischen einer Startposition nahe der
Bo
genröhre und einer Leuchtenbetriebsposition weiter weg von der
Bogenröhre erfordert und verbunden ist mit einer
Starterschaltung unabhängig von und nicht interferierend mit dem Betrieb
einer Ballastschaltung, um zu ermöglichen, daß ein Startstrom
zu einer optimalen Startzeit angelegt wird. Diese Lehre lehrt
jedoch nicht eine einfachere Anordnung für ein verbessertes
Startvermögen mit einem effektiveren Unterstützen der erzeugten
preliminären Entladung, und ebenfalls nicht eine Verbesserung
für das Wiederstartvermögen unmittelbar nach dem Ausgehen der
Leuchte.
Zusammenfassung der Erfindung
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Deshalb ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine elektrodenlose Entladungsleuchte zu schaffen, welche die
vorhergehenden Probleme eliminiert hat und welche in der Lage
ist, sowohl das Startvermögen als auch das Wiederstartvermögen
zu verbessern, sogar wenn ein Entladungsgas verwendet wird, das
insbesondere kein Quecksilber enthält, ohne irgendeine
Hochfrequenz-Leistungsquelle mit großen Ausmaßen zu erfordern, so daß
die Leuchte kompakt sein kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Aufgabe gelöst
werden durch eine elektrodenlose Entladungsleuchte der eingangs
definierten Art, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgas
eine Mischung von Xenongas und Neodymiodid (NdI&sub3;)
ausschließlich ist und daß die Hilfselektrode neben der äußeren
Peripherie der Lampenelektrode angeordnet ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2
definiert.
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Alle weiteren Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung klar
erscheinen, welche auf die bevorzugten Ausführungen der
Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind,
detailliert Bezug nimmt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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Fig. 1 ein schematisches Diagramm in einer Anordnung der
elektrodenlosen Entladungsleuchte in einer
Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das
Entladungsgas ein Halid eines seltenen Erdmetalls
enthält und wobei zusätzlich zur Induktionsspule und
ersten Hochfrequenz-Leistungsquelle für die Spule
eine Hilfselektrode und eine zweite Hochfreguenz-
Leistungsquelle für die Elektrode vorgesehen sind;
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Fig. 2A bis 2D
erklärende Ansichten für den Betrieb der
Hilfselektrode, welche in der elektrodenlosen
Entladungsleuchte von Fig. 1 vorgesehen ist,;
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Fig. 3 bis 8
schematische Diagramme zum Zeigen jeweiliger weiterer
Ausführungsformen der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 9 eine erklärende Ansicht für den Betrieb der
elektrodenlosen Entladungsleuchte in der Ausführungsform von
Fig. 8;
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Fig. 10 ein schematisches Diagramm einer Anordnung der
elektrodenlosen Entladungsleuchte in noch einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 11A und 11B
Diagramme zum graphischen Zeigen von
Ausgangslichtspektren in bezug auf die elektrodenlose
Entladungsleuchte von Fig. 10;
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Fig. 12 in einem schematischen Diagramm eine Anorcinung der
elektrodenlosen Entladungsleuchte bei einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 13A und 13B
Diagramme zum graphischen zeigen von
Ausgangslichtspektren in bezug auf die elektrodenlose
Entladungsleuchte von Fig. 12;
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Fig. 14 ein schematisches Diagramm zum Zeigen der
elektrodenlosen Entladungsleuchte bei einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 15 eine schematische fragmentarische Schnittansicht der
Leuchte in der Ausführungsform von Fig. 14;
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Fig. 16 eine Darstellung zum Zeigen der
Durchlässigkeitscharakteristika eines Filmelements, das bei noch einer
weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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Fig. 17 ein Diagramm zum graphischen Zeigen eines
Ausgangslichtspektrums in bezug auf die elektrodenlose
Entladungsleuchte zum Zeigen der Charakteristika von
Fig. 16.
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Obwohl die vorliegende Erfindung jetzt detailliert mit Bezug
auf die jeweiligen Ausführungsformen beschrieben wird, welche
in den Zeichnungen illustriert sind, wird man verstehen, daß
die Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsformen, welche
gezeigt sind, beschränkt ist, sondern alle Änderungen,
Modifikationen und äquivalente Anordnungen aufweisen kann, die
innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche möglich
sind.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Ausführungsform der
elektrodenlosen Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt,
wobei die elektrodenlose Entladungsleuchte eine Lampenröhre
aufweist, welche in sphärischer Gestalt ausgebildet ist, und
zwar vorzugsweise mit solch einem lichtdurchlässigen Material
wie Silicaglas, und ein Entladungsgaseinschließlich eines
Halids aus einem Seltenerdmetall aufweist, vorzugsweise eine
Gasmischung mit 13,332 kPa (100 Torr) an Xenongas als Edelgas und
20 mg an Neodymiodid als Halid von Neodym, welche innerhalb der
Röhre 11 abgedichtet sind. Peripher um die Leuchtenröhre 11 ist
eine Induktionsspule 12 gewickelt, und eine einzelne
Hilfselektrode 13 ist neben der äußeren Oberfläche der Leuchtenröhre 11
vorgesehen. Obwohl die Induktionsspule 12 in Fig. 1 mit drei
Wicklungen gezeigt ist, ist die Anzahl von Spulenwicklungen
nicht erforderlicherweise besonders beschränkt, sondern kann
erforderlichermaßen mehr als eine Wicklung aufweisen. Die
Hilfselektrode 13 ist mit einer Metallfolie in eine Quadratgestalt
von mehr als 10 mm beispielsweise gebildet und ist bei dem
vorliegenden Beispiel auf einer Endseite der axialen Linie der
Induktionsspule 12 angeordnet.
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Zunächst wird eine Hochfrequenz-Leistungsquelle 14 vorgesehen
zum Zuführen eines Hochfrequenzstroms an die Induktionsspule
12, so daß ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld dadurch
von der Spule 12 angelegt werden wird, um auf das Entladungsgas
innerhalb der Leuchtenröhre 11 zu wirken, so daß eine
Anregungslumineszenz des Entladungsgases innerhalb der
Leuchtenröhre 11 bewirkt wird, auf der ein elektrisches Induktionsfeld
innerhalb der Leuchtenröhre 11 durch die Wirkung des
hochfrequenten elektromagnetischen Felds erzeugt wird, und wobei ein
Entladungsplasma in der Röhre 11 aufgrund dieses elektrischen
Induktionsfeldes auftritt und in einer torroidalen Gestalt
ausgebildet ist.
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An die Hilfselektrode 13 andererseits wird eine hochfrequente
Spannung von einer zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle
angelegt, und es gibt eine kettenförmige preliminäre Entladung
aufgrund des hochfrequenten elektrischen Felds, welches um die
Hilfselektrode 13 erzeugt wird. In diesem Fall ist die
preliminäre Entladung zu erzeugen als Resultat der Ionisierung von
Elektronen, welche durch das hochfrequente elektrische Feld
beschleunigt werden, das um die Hilfselektrode 13 auftritt, und
welche mit den Atomen des Entladungsgases kollidieren gelassen
werden. Da die Hilfselektrode 13 vom Einzeltyp ist, unterliegt
die derart gezeugte preliminäre Entladung nur an einem Ende
durch die Hilfselektrode 13 einer Beschränkung, und das andere
Ende der Entladung wird als freies Ende gehalten, um somit
relativ frei verschiebbar zu sein.
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Die erste und zweite Hochfrequenz-Leistungsquelle 14 und 15
umfassen jeweils einen Hochfrequenz-Erzeugungsabschnitt für einen
Hochfrequenzausgang, einen Verstärkerabschnitt für eine
Leistungsverstärkung des Hochfrequenzausgangs, einen
Anpassungsabschnitt zum Entnehmen einer Impedanz, welche mit der
Induktionsspule 12 oder mit der Hilfselektrode 13 zusammenpaßt. In der
Praxis legt die zweite Hochfrequenz-Leistungsquelle 15 die
Hochfrequenzspannung über die Hilfselektrode 13 und eine
Erdverbindung an.
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Jetzt wird bei der elektrodenlose Entladungsleuchte, die in
Fig. 1 gezeigt ist, die Hochfrequenzspannung angelegt von der
zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle 15 über die Hilfselektrode
13 und die Erdverbindung, und eine pre Liminäre Entladung Dp
wird dadurch innerhalb der Röhre 11 nahe der Hilfselektrode 13
auftreten gelassen, wobei die Entladung Dp schrittweise in
ihrem Ausmaß nach oben wächst von der Position der Hilfselektrode
13 und das andere Ende der Röhre 11 erreicht, wie in Fig. 2A
und 2B gezeigt. Hier wird der Hochfrequenzstrom an die
Induktionsspule 12 von der ersten Hochfrequenz-Leistungsquelle 14
eingespeist, und das ausgedehnte freie Ende der preliminären
Ent
ladung Dp wird zur weiteren Erstreckung entlang des
elektrischen Induktionsfeldes induziert, welches aufgrund des
hochfrequenten elektromagnetischen Felds auftritt, das um die
Induktionsspule 12 erzeugt wird, um so einen ringförmigen
Entladungsweg zu bilden, wie in Fig. 2C gezeigt. Wenn der ringförmige
Entladungsweg vervollständigt ist, verschiebt sich die
Entladung zu solch einer torroidalen Bogenentladung DA, wie in
Fig. 2D gezeigt, wodurch das Auftreten des Entladungsplasmas
bewirkt wird, und eine starke Lumineszenz tritt auf als
Resultat der Anregung des Entladungsgases, und ein Leuchtzustand
wird erreicht. Nach dieser Verschiebung zum Leuchtzustand wird
das Anlegen der hochfrequenten Spannung an die Hilfselektrode
13 überflüssig.
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Obwohl im Obigen der Hochfrequenzstrom so dargestellt worden
ist, daß er an die Induktionsspule 12 nach dem Auftreten der
preliminären Entladung Dp auftritt, ist es ebenfalls möglich,
die Zuführung des Hochfrequenzstroms an die Induktionsspule 12
gleichzeitig mit dem Anlegen der Hochfrequenzspannung an die
Hilfselektrode 13 zu starten und den zugeführten
Hochfrequenzstrom an die Induktionsspule 12 nach dem Auftreten der
preliminären Entladung Dp wachsen zu lassen.
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Obwohl die Hilfselektrode 13 so offenbart wurde, daß sie durch
die Metallfolie mit quadratischer Gestalt von jeweils 10 mm
Seitenlänge gebildet ist, ist dieselbe nicht
erforderlichermaßen besonders in Größe und Gestalt beschränkt, sowie
hinsichtlich ihrer Anbringungsposition.
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Es sollte bemerkt werden, daß gemäß der vorhergehenden
elektrodenlosen Entladungsleuchte die ringförmige oder kontinuierliche
streifenförmige preliminäre Entladung mit dem Anlegen der
Hochfrequenzspannung an die einzelne Hilfselektrode 13 erzeugt
werden kann und ihre Verschiebung zur elektrodenlosen Entladung DA
leichter gemacht wird. Zusätzlicherweise ermöglicht die
Verwendung der Gasmischung aus Xenon und Neodymiodid als das
Entladungsgas in Verbindung mit der signifikanten Wirkung der
preli
minären Entladung beim Start, daß das Leuchten in einer extrem
kurzen Zeitspanne leicht auftreten kann. Weiterhin erzielt bei
der Verwendung dieses Entladungsgases hauptsächlich das Neodym
die Anregungslumineszenz während des Leuchtens, während der
Dampfdruck dieses Neodyms relativ gering in dem Leuchtzustand
gehalten wird, und es ist möglich, die Leuchte unmittelbar zu
erleuchten beim Neustart unmittelbar nach dem Erlöschen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte nach der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 3
gezeigt, wird der Vorteil ausgenutzt, daß die erforderliche
Schaltungsentwurfsarbeit für die erste und zweite Hochfrequenz-
Leistungsquelle 24 und 25 erleichtert werden kann durch
unabhängige Bereitstellung der zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle
25 für die Hilfselektrode 23 separiert von der ersten
Hochfrequenz-Leistungsquelle 24 für die Induktionsspule 22, welche um
die Entladungsleuchte 21 gewickelt ist. Im vorliegenden Fall
ist an einem Ausgangsabschnitt der zweiten Hochfrequenz-
Leistungsquelle 25 eine parallele Resonanzschaltung eines
Induktors L und eines Kondensators C, welche parallel miteinander
verbunden sind, vorgesehen, während eine
Serienresonanzschaltung alternativermaßen verwendbar ist. Bei dieser
Ausführungsform sind alle weiteren Bestandteile dieselbe n wie diejenigen
bei der Ausführungsform nach Fig. 1, und zwar mit Ausnahme der
Anordnung am Ausgangsabschnitt der zweiten Hochfrequenz-
Leistungsquelle 25.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4
gezeigt, ist die Hilfselektrode 53 auf der Außenwandoberfläche
der Leuchtenröhre 51 als ein Metallfilm mittels eines
Abscheidungsprozesses gebildet. Für diese Metallabscheidung ist es
vorteilhaft, beispielsweise Platin zu verwenden, so daß die
Hilfselektrode 53 im Anhaftungsgrad bezüglich der Leuchtenröhre
51 verbessert ist, und zwar besser als im Fall der
Ausführungsform von Fig. 1. D. h., gemäß der Ausführungsform von Fig. 1
wird die Metallfolie als die Hilfselektrode verwendet, so daß
bestimmte Komplikationsfaktoren auftreten werden, wenn ein
hinreichender Kontakt der Metallfolie mit der sphärischen
Außenwandoberfläche der Leuchtenröhre so ist, daß der eventuelle
Kontakt begrenzt wird auf denjenigen an mehre ren Punkten auf
der Wandoberfläche der Leuchtenröhre, und es kann passieren,
daß die Wirkung des hochfrequenten magnetischen Feldes, das um
die Hilfselektrode bezüglich des Entladungsgases auftritt,
nicht ausreicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform
andererseits kann der Grad der Anhaftung der Hilfselektrode 53
bezüglich der Leuchtenröhre 51 hinreichend erhöht sein, und die
Wirkung des hochfrequenten elektrischen Felds, das um die
Hilfselektrode 53 auftritt und auf das Entladungsgas wirkt,
kann hinreichend gestaltet werden. Dabei ist es möglich, die
preliminäre Entladung Dp durch eine relativ geringe Energie zu
erzeugen, und die Entladungsleuchte kann in ihrem Startvermögen
verbessert werden. Weiterhin ist die Entladungsleuchte 51 in
ihren Wärmerückhalteeigenschaften verbessert, so daß in dem
Fall, in dem die Leuchtsubstanz in dem Entladungsgas
untergemischt ist, der Dampfdruck der Leuchtsubstanz dadurch erhöht
wird, um den Lumineszenzgrad zu erhöhen, und die
Entladungsleuchte kann so in ihrer Eingabe-/Ausgabeeffizienz verbessert
sein. Einschließlich der Induktionsspule und der ersten und
zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle sind alle weiteren
Konstituenten bei dieser Ausführungsform dieselben wie diejenigen bei
der vorherigen Ausführungsform von Fig. 1.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 5
gezeigt, ist die Lampenröhre 71 aus einem zylindrischen Element
hergestellt, ist die Induktionsspule 72 auf die zylindrische
Peripherie des Elements gewickelt und ist die Hilfselektrode 73
auf einer der im wesentlichen flachen axialen Endflächen des
zylindrischen Elements vorgesehen, während die andere Endfläche
als Abstrahlungsoberfläche 76 für das Hauptlumineszenzlicht
dient, welche im wesentlichen flach ist. In solch einem Fall,
wie bei der Ausführungsform von Fig. 1, wo die Leuchtenröhre
sphärisch ist, bleibt eine Möglichkeit, daß das induzierte
elektrische Feld aufgrund des hochfrequenten
elektromagnetischen Felds, welches um die Induktionsspule auftritt, nicht
hinreichend auf das freie Ende der preliminären Entladung Dp
wirken kann, welche aufgeweitet ist, um außerhalb dar Zone zu
sein, welche durch die Spule umgeben ist, wie in Fig. 2B
gezeigt. Im vorliegenden Fall andererseits macht die zylindrische
Leuchtenröhre 71 den Abstand von der Hilfselektrode 73 zum
ausgestreckten freien Ende der preliminären Entladung Dp kürzer,
um die Wirkung des elektrischen Feldes hinreichend zu
gestalten, wodurch die Entladungsverschiebung von der preliminären
Entladung Dp zur Bogenentladung DA so erleichtert wird und die
Entladungsleuchte in ihrem Startvermögen verbessert werden
kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind alle weiteren
Bestandteile einschließlich der ersten und zweiten
Hochfrequenz-Leistungsquelle 74 und 75 dieselben wie diejenigen bei
der Ausführungsform von Fig. 1.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
welche in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Leuchtenröhre 81 derart
gebildet, daß sie im wesentlichen halbkugelartig ist, um somit
einen im wesentlichen zylindrischen zentralen Teil aufzuweisen,
auf dem die Induktionsspule 82 aufgewickelt ist, eine
sphärische axiale Endoberfläche, auf der die Hilfselektrode 83
vorgesehen ist, wobei die andere axiale Endoberfläche im
wesentlichen flach ist und als die Abstrahloberfläche 86 für das
Hauptlumineszenzlicht dient. Bei dieser Ausführungsform sind alle
weiteren Bestandteile einschließlich der ersten und zweiten
Hochfrequenz-Leistungsquelle 84 und 85 dieselben wie diejenigen
in der Ausführungsform von Fig. 1 oder 5.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in Fig. 7
gezeigt ist, ist die Leuchtenröhre 91 von halbkomprimierter
Ballgestalt mit einer anschwellenden Peripherie, auf der die
Induktionsspule 92 aufgewickelt ist, und mit zwei konkaven
axialen Endoberflächen, auf einer von denen die Hilfselektrode
93 vorgesehen ist und von denen die anderen als die
Hauptlumi
neszenzoberfläche 96 wirkt. Bei dieser Ausführungsform sind
alle weiteren Bestandteile dieselben wie bei der Ausführungsform
von. Fig. 1.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 8
gezeigt ist, ist die Anordnung ähnlich derjenigen der
Ausführungsform nach Fig. 5, aber die Leuchtenröhre 101 ist von
zylindrischer Gestalt und hat auf einer axialen Endoberfläche die
Hilfselektrode 103 derart innerhalb der Induktionsspule 102
angeordnet, daß die andere axiale Endoberfläche als die
Abstrahloberfläche 106 für das Hauptlumineszenzlicht wirkt und im
wesentlichen angepaßt ist zur zentralen Ebene, welche unter
rechten Winkeln die axiale Linie der Spule 102 schneidet. Da in
diesem Fall die Intensität des elektrischen Induktionsfelds
aufgrund des hochfrequenten elektromagnetischen Felds, welches
um die Induktionsspule 102 erzeugt wird, das am größten im
zentralen Bereich der axialen Linie der Induktionsspule 102 ist
und kleiner an beiden Seiten der axialen Linie ist, wie in
Fig. 12 gezeigt, ist die Anordnung der Strahlungsoberfläche 106
für das Hauptlumineszenzlicht der Leuchtenröhre 101 im
wesentlichen angepaßt an die zentrale Ebene 107, welche unter rechten
Winkeln die axiale Linie der Induktionsspule 102 schneidet, und
so wirkt das stärkste elektrische Induktionsfeld auf das freie
Ende der preliminären Entladung Dp. Demzufolge kann die
Verschiebung der Entladung von der preliminären Entladung Dp zur
torroidalen Bogenentladung DA leicht erzielt werden, und das
Startvermögen der Entladungsleuchte kann weiter verbessert
sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind alle weiteren
Bestandteile einschließlich der Hilfselektrode 103 und der
ersten und zweiten Hochfrequenz-Leistungsquelle 104 und 105
dieselben wie diejenigen der Ausführungsform von Fig. 1.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 10
gezeigt, sind Wärmeisolationsfilme 123 und 123a auf der äußeren
Peripherie der Lampenröhre 121 an ihren Abschnitten vorgesehen,
welche verschieden sind von der Zone, um die die
Induktionsspule 122 gewickelt ist, und, falls erforderlich, über alle
weiteren solchen Bereiche. Bei dem vorliegenden Fall wird die
Hochfrequenzleistung zugeführt von der Hochfrequenz-Leistungsquelle
124 an die Induktionsspule 122, und die Anregungslumineszenz
findet statt mit dem Entladungsgas, welches beeinflußt wird
durch das hochfrequente elektromagnetische Feld, das um die
Induktionsspule 122 erzeugt wird, wohingegen die Wärmeabstrahlung
der Leuchtenröhre 121 beschränkt wird durch das Vorliegen der
Wärmeisolationsfilme 123 und 123a, wonach der kälteste
Abschnitt der Lampenröhre 121 eine höhere Temperatur haben wird
als in einem Fall, wo keine Isolationsfilme vorgesehen sind,
wodurch ein Verdampfungsbetrag der Leuchtsubstanz erhöht wird,
so daß der Dampfdruck erhöht ist, und daher kann die
Betriebseigenschaft der Leuchte beim Wiederanzünden dadurch verbessert
sein.
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Die Farbtemperatur kann bemerkenswerterweise ohne wesentlichen
Verlust in der Effizienz durch die Bereitstellung der
Wärmeisolationsfilme erniedrigt sein. In Fig. 11A ist ein optisches
Ausgangsspektrum bezüglich der Wellenlänge in dem Fall der
Leuchtenröhre 121 mit den Wärmeisolationsfilmen 123 und 123a
gezeigt, wohingegen in Fig. 11B das optische Ausgangsspektrum
bezüglich der Wellenlänge im Fall gezeigt ist, in dem die
Leuchtenröhre 121 keinen Wärmeisolationsfilm aufweist. Man wird
beim Vergleich dieser Figuren miteinander erkennen, daß die
Bereitstellung der Wärmeisolationsfilme 123 und 123a aus Platin
effektiv ist zur Reduzierung der Ausgangsmenge an Licht auf der
Seite kurzer Wellenlängen, um die Farbtemperatur zu
erniedrigen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 12
gezeigt, ist die Lampenröhre 131 an den Bereichen, die
verschieden sind von denen, wo die Induktionsspule 132 auf der
äußeren Peripherie der Röhre gewickelt ist, versehen mit
elektrisch leitenden Filmen 133 und 133a, welche aus einem
metalli
schen Film oder einer Folie aus Platin, Gold, Silber, solch
einem transparenten, elektrisch leitenden Film wie Indiumzinnoxid
(ITO) oder elektrisch leitender Keramik usw. hergestellt sind.
In dem vorliegenden Fall wird die Hochfrequenzleistung
zugeführt von der Hochfrequenz-Leistungsquelle 134 an den
Induktionsfilm 132, und die Lumineszenzsubstanzen werden beeinflußt
durch das hochfrequente elektromagnetische Feld, welches um die
Induktionsspule 132 erzeugt wird, um die Anregungslumineszenz
zu verursachen, und ebenfalls zum Erzeugen eines induzierten
Stromes an den leitenden Filmen 133 und 133a, wobei die Filme
aufgrund eines Stromverlustes, der darin auftritt, erwärmt
werden, wodurch die Lampenröhre 131 erwärmt wird, um die
Temperatur am kältesten Abschnitt der Röhre zu erhöhen, und wodurch
die Lumineszenzeffizienz verbessert werden kann durch die
Erhöhung der Verdampfungsmenge der Lumineszenzsubstanzen.
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In Fig. 13A ist ein Ausgangsspektrum bezüglich der Wellenlänge
in dem Fall gezeigt, in dem die leitenden Filme 133 und 133a
vorgesehen sind, wohingegen Fig. 13B das Ausgangsspektrum
bezüglich der Wellenlänge in dem Fall zeigt, in dem kein
leitender Film vorgesehen ist. Wie aus dem Vergleich der Zeichnungen
miteinander klar erscheinen wird, hat sich herausgestellt, daß
die Bereitstellung von elektrisch leitenden Filmen aus Platin
es ermöglicht, die Menge an Ausgangslicht auf der Seite
geringerer Wellenlänge zu erniedrigen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrodenlosen
Entladungsleuchte gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 14
und 15 gezeigt, ist die Leuchtenröhre 141 bedeckt mit einem
lichtdurchlässigen und wärmeleitenden Film 143, welcher eine
hohe thermische Leitfähigkeit zeigt, und zwar vorzugsweise
überall über der äußeren peripherischen Oberfläche der Röhre,
wie insbesondere in Fig. 15 gezeigt. Im vorliegenden Fall wird
die Induktionsspule 142 mit der Hochfrequenzleistung von der
Hochfrequenz-Leistungsquelle 144 vorsorgt, bewirken die
Lumineszenzsubstanzen, die durch das hochfrequente
elektromagnetische Feld beeinflußt werden, welches um die Spule 142 erzeugt
wird, das Stattfinden der Anregungslumineszenz innerhalb der
Röhre, während neben der Induktionsspule 142 erzeugte Wärme,
welche die höchste Temperatur an der inneren Oberfläche der
Leuchtenröhre 141 erreicht, übertragen wird über den
wärmeleitenden Film 143 zu anderen Bereichen niedrigerer Temperatur der
Röhre, wodurch die Temperatur auf der äußeren Peripherie der
Leuchtenröhre 141 relativ erhöht ist, und zwar zur Erhöhung des
Verdampfungsbetrages der Lumineszenzsubstanzen, um so den
Dampfdruck zu erhöhen, wodurch die Leuchte hinsichtlich der
Effizienz der Lichtausgangsleistung verbessert ist.
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Der Diamantfilm ist im wesentlichen transparent und involviert
fast keine Abschwächung des Lichtflusses, um so ein exzellentes
Material für die Bildung des wärmeleitenden Films 143 zu sein.
Für solch ein Material des wärmeleitenden Films 143 ist es
ebenfalls möglich, ein derartiges zu verwenden, welches
näherungsweise die Charakteristika von Diamant zeigt, wie z. B.
Berylliumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumcarbid. Beim
Bereitstellen des wärmeleitenden Films 143, welcher die Röhre
bedeckt, kann es möglich sein, eines von verschiedenen Verfahren
zu verwenden, wie z. B. das Ionisationsanetallisierungsverfahren,
das Heißfilament-CVD-Verfahren und das Plasma-CVD-Verfahren.
Hier wurde die mit dem Diamantfilm aus dem wärmeleitenden Film
143 bedeckte Leuchtenröhre 141 der Messung der Wandtemperatur
unterworfen, was darin resultierte, daß die Temperatur an einem
Bereich nahe der Induktionsspule 142, wo das Plasma erzeugt
ist, um etwa 150ºC erniedrigt ist im Vergleich mit einem Fall
ohne den wärmeleitenden Film, während die Temperatur an dem
kältesten Bereich um etwa 120ºC im Gegensatz zu dem Fall
angestiegen war, in dem der wärmeleitende Film fehlte. Mit dem
Temperaturanstieg an den kälteren Bereich ist die Leuchteffizienz
verbessert, während irgendeine thermische Belastung, welche an
die Leuchtenröhre 141 angelegt wird, durch den Abfall der
Temperatur an den heißeren Abschnitten reduziert wird. Weiterhin
betrug, wenn der wärmeleitende Film 143 aus Berylliumoxid
hergestellt war, die Leuchteffizienz 70 lm/W mit der Eingabe von
250 W und war die Temperatur an dem Bereich nahe der
Induktionsspule 142, wo das Plasma erzeugt wurde, erniedrigt um etwa
90ºC, während die Temperatur an dem kältesten Bereich um etwa
80ºC erhöht war. Es wurde dementsprechend herausgefunden, daß
eine Funktion nahe derjenigen des Diamantfilms erhalten werden
konnte.
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Bei einem weiteren Arbeitsaspekt gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Bariumtitanatfilm vorgesehen, um die Gesamtheit
der äußeren Peripherie der Leuchtenröhre zu bedecken. Der
Bariumtitanatfilm hat solche exzellente Lichtdurchlässigkeit
gezeigt, wie in Fig. 16 dargestellt. Weiterhin wurde
herausgefunden, daß, wie in Fig. 17 gezeigt, das optische Ausgangsspektrum
bezüglich der Wellenlänge exzellent war, wie klar erscheinen
wird im Vergleich mit Fig. 11A und 13A.
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In den vorhergehenden Ausführungsformen der elektrodenlosen
Entladungsleuchte, wie in Fig. 10, 12 und 14 gezeigt, obwohl
nicht speziell beschrieben, ist eine preliminäre
Entladungseinrichtung bereitgestellt einschließlich der Hilfselektrode, an
die die zweite Hochfrequenz-Leistungsquelle die elektrische
Leistung zuführt, und die preliminäre Entladung zum Erleichtern
des Starts wird in ähnlicher Art und Weise wie bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt. Es wird ebenfalls
erkannt werden, daß alle anderen Bestandteile der in Fig. 10,
12 und 14 gezeigten Ausführungsformen als die speziell
beschriebenen dieselben sind wie diejenigen in den früher
beschriebenen Ausführungsformen, und daß dieselben Funktionen
dadurch erhältlich sind.
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Weiterhin ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Vielzahl
von Design-Modifikationen. Während beispielsweise die
Hilfselektrode der preliminären Entladungseinrichtung als
einzeln bei den vorherigen Ausführungsformen betrachtet wurde, ist
es möglich, ein Paar von preliminären Elektroden vorzusehen,
die einander gegenüberliegen auf der äußeren Peripherie der
Leuchtenröhre entlang der Zone, um die die Induktionsspule
ge
wickelt ist. Es ist ebenfalls möglich, drei oder mehr der
Hilfselektroden auf der Leuchtenröhre angeordnet zu verwenden.