DE69423445T2

DE69423445T2 - Elektrodenlose-Fluoreszenzlampe

Info

Publication number: DE69423445T2
Application number: DE69423445T
Authority: DE
Inventors: Basil Antonis (Nmn); Steven John Everest
Original assignee: GE Lighting Ltd; GE Lighting Operations Ltd
Current assignee: GE Lighting Ltd; GE Lighting Operations Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2014-11-30
Also published as: EP0660375A3; EP0660375A2; GB9326123D0; US5668433A; KR950020957A; DE69423445D1; CA2138602A1; JPH07211298A; EP0660375B1; JP3550201B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrodenlose Fluoreszenz- bzw. Leuchtstofflampe.
Eine derartige Lampe ist in US-A-4 727 294 (U. S. Philips Corporation) offenbart. Die Lampe gemäß der US-A-4 727 294 weist einen äußerlich kugelförmigen Lampenkolben auf, der gekapselt ist und eine Füllung enthält, die eine Entladung aufrecht erhalten kann, wenn sie in geeigneter Weise angeregt ist. Die Entladung regt einen Leuchtstoffüberzug auf der Innenseite des Kolbens an. Die Füllung wird durch einen Kern aus magnetischem Material angeregt, das von einer Wicklung umgeben ist, die durch einen Hochfrequenz-Oszillator gespeist wird. Der Kern und die Wicklung ragen in ein zylindrisches Dichtungsteil des Kolbens vor, der in einer zurückspringenden Weise in den kugelförmigen Kolben vorsteht. Der Lampenkolben ist ferner mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitfähigen Schicht innerhalb des Kolbens versehen, um das elektrische Feld im wesentlichen einzuschließen, das von dem Kern und der Wicklung innerhalb des Behälters erzeugt wird.
Um geleitete Störung (Interferenz) zu verringern, ist ein Teil der äußeren Oberfläche des Kolbens auch mit einem leitenden Überzug versehen, der kapazitiv mit der leitenden Schicht innerhalb des Kolbens gekoppelt ist. Der äußere Überzug ist durch einen Leiter mit einem Netzleitungsanschluss der Lampe verbunden.
Ein elektrisch isolierendes, im allgemeinen zylindrisches Gehäuse trägt den kugelförmigen Lampenkolben und das zurückspringende Dichtungsteil. Das Gehäuse hat einen Durchmesser, der viel kleiner als der kugelförmige Lampenkolben ist. Das Gehäuse enthält die Oszillatorschaltung und verbindet mechanisch den Lampenkolben mit der Lampenkappe. Der Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens, der mit dem leitenden Überzug versehen ist, befindet sich innerhalb des Gehäuses.
Gemäß der Erfindung wird eine elektrodenlose Leuchtstofflampe geschaffen, enthaltend einen gekapselten Lampenkolben, der eine Lumineszenzschicht enthält, eine Füllung, die eine Enrladung aufrecht erhalten kann, wenn sie in geeigneter Weise angeregt wird, und einen Überzug aus elektrisch leitfähigem, lichtdurchlässigem Material auf der inneren Oberfläche des Kolbens,
eine elektrische Versorgungseinrichtung zum Anregen der Füllung und ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das einen ersten Gehäuseabschnitt aufweist, von dem der Lampenkolben ausgeht und der einen Teil der elektrischen Versorgungseinrichtung unterbringt, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, von dem der erste Gehäuseabschnitt ausgeht und der einen Körperabschnitt von dem Lampenkolben einschließt, und
ein Überzug aus elektrisch leitfähigem Material auf der äußeren Oberfläche von dem Abschnitt des Lampenkolbens angeordnet ist, der von dem zweiten Gehäuseabschnitt eingeschlossen ist, wobei der äußere Überzug durch den zweiten Gehäuseabschnitt elektrisch isoliert und mit dem inneren Überzug kapazitiv gekoppelt ist, und
eine Vorrichtung den äußeren Überzug mit einem elektrischen Erdpunkt koppelt, um geleitete Störungen zu verkleinern.
Der Lampenkolben kann eine reflektierende Schicht aufweisen, die Licht von dem zweiten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt reflektiert.
In einem Ausführungsbeispiel ergreift das Gehäuse den Lampenkolben um die Zone der maximalen Ausdehnung und haltert ihn dadurch. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Lampenkolben an einer Halterung der speisenden Einrichtung befestigt und dadurch gehaltert.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung von einem Ausführungsbeispiel einer elektrodenlosen Leuchtstofflampe gemäß einem Aspekt der Erfindung ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel von einer Lampe gemäß dem einen Aspekt der Erfindung ist;
Fig. 3 bis 6 andere Ausführungsbeispiele von einem Gehäuse der Lampe gemäß Fig. 1 oder 2 ist und
Fig. 7 eine schematische Querschnittsdarstellung von einer elektrodenlosen Leuchtstofflampe gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist.
Die als Beispiel dargestellte elektrodenlose Fluoreszenz- bzw. Leuchtstofflampe gemäß Fig. 1 enthält einen gekapselten Lampenkolben G aus Glas, der pilsförmig ist und eine Stirnfläche 1, die ein Schnitt von einer Kugel ist, und einen gekrümmten Körper 2 hat, der sich von der Stirnfläche 1 weg verjüngt. Ein zurückspringender Zylinder 3 ebenfalls aus Glas ist an den Körper 2 angeschmolzen. Der Kolben enthält eine Füllung (nicht gezeigt), z. B. aus Quecksilber und einem Edelgas, die, wenn sie angeregt wird, eine Entladung von ultraviolettem (UV) Licht erzeugt. Auf der inneren Oberfläche von dem Kolben G und auf der Oberfläche des Zylinders 3 befindet sich eine Schicht aus Leuchtstoff P, der das UV Licht in sichtbares Licht umwandelt, wie in einer üblichen Leuchtstofflampe.
Die Füllung wird durch ein elektromagnetisches Feld angeregt, das durch eine Wicklung erzeugt wird, die viele Windungen aus Kupferdraht aufweist, die um einen Magnetkern herum, z. B. aus Ferrit, angeordnet sind. Die Wicklung und der Kern 4 sind in dem zurückspringenden Zylinder 3 angeordnet.
Die Wicklung wird bei einer hohen Frequenz, z. B. 2,65 MHz, durch eine Erregerschaltung erregt, die einen Oszillator 5 aufweist, der durch einen Gleichrichter 6 aus der Netzleitung gespeist wird.
Es gibt zwei mögliche Arten der elektromagnetischen Störung (EMI). Die eine Art von EMI ist das hochfrequente elektromagnetische Feld, das durch die Wicklung erzeugt wird. Die andere Art ist geleitete Störung, die hochfrequente Ströme aufweist, die durch Streukapazität mit den Netzleitungen kapazitiv gekoppelt sein kann.
Um das hochfrequente Feld in den Lampenkolben einzuschließen, ist ein lichtdurchlässiger, elektrisch leitfähiger Überzug FTO über der Stirnfläche 1 und dem Körper 2 des Lampenkolbens vorgesehen, aber nicht auf dem Zylinder 3. Der Überzug hat einen ausreichenden Widerstand, z. B. 300 Ohm pro Quadrat, so dass er keinen Kurzschluss mit der Wicklung 4 darstellt.
Der Überzug FTO ist vorzugsweise ein Chlor-dotiertes Zinnoxyd, aber er kann aus anderen Materialien sein, wie sie in der Technik als geeignet bekannt sind.
Um geleitete Störung zu eliminieren, ist ein leitfähiger Überzug A1 auf der Außenseite von dem Lampenkolben vorgesehen, der mit dem inneren Überzug FTO kapazitiv gekoppelt ist. Der äußere Überzug A1 kann Aluminium oder Silber oder irgendein anderer geeigneter leitfähiger Überzug sein. Der Überzug A1 ist elektrisch mit einem Hochfrequenz-Erdpunkt in der Erregerschaltung verbunden. Der Hochfrequenz-Erdpunkt kann die eine Seite von den Netzleitungen sein oder sich auf der HF Seite von HF Filterkomponenten innerhalb der Erregerschaltung befinden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Überzug A1 über einen Kondensator 7 mit der einen Seite von der Versorgungseinrichtung elektrisch verbunden; der Kondensator 7 ist dann ein Netzentkopplungskondensator, der mit einer kleinen Impedanz bei der Oszillatorfrequenz, z. B. 2,65 MHz, und einer hohen Impedanz bei Netzfrequenz gewählt ist. Derartige Kondensatoren sind allgemein bekannt.
Wie für den Fachmann verständlich ist, kann der Überzug A1 direkt mit dem HF Masse- bzw. Erdpunkt verbunden sein. In diesem Fall ist der HF Erdpunkt vorzugsweise auf der HF Seite von den HF Filterkomponenten. Eine derartige direkte Verbindung von dem Überzug A1 mit der HF Seite von den Filterkomponenten wird gegenwärtig bevorzugt.
Der äußere Überzug A1 überdeckt den gesamten Körper 2, abgesehen von einem Streifen 9 (in Fig. 2 gezeigt) von dem Körper 2, der von dem Überzug freigelassen bleibt, so dass der Überzug 1 keine durchgehende Schleife um den Kolben herum bildet. Der Überzug A1 ist im Abstand von der Zone maximalen Durchmessers des Lampenkolbens angeordnet. Der Überzug A1 erstreckt sich nicht über die Stirnfläche 1 und nicht über den zurückspringenden Zylinder 3.
Der Kondensator 7 gemäß Fig. 1 ist mit dem Überzug A1 durch einen Leiter verbunden, der an dem Überzug A1 durch ein elektrisch leitfähiges Klebemittel befestigt ist, z. B. Silikon RTV, das von GE Plastics, einer Division der General Electric Company, aus New York State, USA, erhältlich ist.
Innerhalb des Lampenkolbens 2 ist der leitende Überzug FTO auf dem Glas G des Kolbens ausgebildet. Eine Lichtreflektierende Schicht R ist zwischen dem Überzug FTO und dem Leuchtstoff P vorgesehen. Die reflektierende Schicht R ist vorzugsweise aus Titandioxid, obwohl auch andere geeignete Lichtreflektierende Materialien verwendet werden könnten. Die reflektierende Schicht R überdeckt den Körper 2, aber nicht die Stirnfläche 1, die im Abstand von der Zone 8 maximalen Durchmessers angeordnet ist. Die reflektierende Schicht R überdeckt auch den Zylinder 3. Die reflektierende Schicht R reflektiert Licht, das von der Leuchtschicht P erzeugt ist, nach vorne vor die Stirnfläche 1.
Ein elektrisch isolierendes Kunststoffgehäuse H ist vorgesehen, um:
(a) den Lampenkolben G, die Schaltungen 5 und 6, den Kondensator 7 und die Kappe C der Lampe elektrisch zu isolieren und zu haltern;
(b) den äußeren leitfähigen Überzug A1 elektrisch zu isolieren und den Überzug A1 mechanisch zu schützen; und
(c) den Lampenkolben zu ergreifen und Abweichungen in dem maximalen Durchmesser des Lampenkolbens G anzupassen, die bei der Produktion auftreten.
Zusätzlich muss das Gehäuse der Wärme widerstehen, die durch die Lampe erzeugt wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen.
Das Gehäuse H ist vorzugsweise opaque, könnte aber auch transparent sein. Lediglich zu Darstellungszwecken zeigt Fig. 2 die Lampe, wie sie erscheinen würde, wenn das Gehäuse transparent wäre.
Das Gehäuse ist in der Lampenkappe C durch irgendwelche geeigneten Mittel befestigt. Wenn die Kappe aus Metall ist und das Gehäuse aus Kunststoff ist, kann die Kappe auf das Gehäuse gesteckt werden.
Innerhalb eines ersten Abschnittes von dem Gehäuse H, oberhalb der Kappe C, bilden Schaltkarten, wie sie bei 10 angegeben sind, die Schaltung des Gleichrichters 6, des Oszillators 5 und des Kondensators 7. Die Schaltkarten sind durch Vertiefungen in dem Gehäuse gehalten. Eine Trennwand und Halterung 11, die durch Vertiefungen in dem Gehäuse gehalten ist, stützt weiter den Kern und die Wicklung 4.
Ein zweiter Abschnitt von dem Gehäuse H erstreckt sich über den Körper 2 von dem Lampenkolben und überdeckt den äußeren Überzug A1 und greift in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung an dem Lampenkolben um die Zone 8 des maximalen Durchmessers herum an.
Der maximale Durchmesser von dem Glaskolben G variiert um ±0,8 mm. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung muss das Gehäuse den Glaskolben über dem gesamten Durchmesseränderungsbereich fest und sicher in seiner Lage halten.
Das Gehäuse H kann aus einem Stück sein, das aus einem flexiblen Material ist, um die Änderungen aufzunehmen. Entweder ist das Gehäuse aus einem ausreichend flexiblen Material hergestellt (wie in Fig. 2 gezeigt) oder durch Schlitze 30 getrennte Finger können in dem Gehäuse ausgebildet sein, um für die erforderliche Flexibilität zu sorgen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Geeignete Materialien sind Polycarbonat, wie beispielsweise LEXAN (Marke), das von GE Plastics, einer Division der General Electric Company von New York State, USA, hergestellt wird, oder glasfaserverstärktes Polyester.
Alternativ kann das Gehäuse, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, in zwei Hälften H41 und H42 gebildet sein, die axial zur Lampe um die Lampenkomponenten herum verbunden sind. Die Hälften können durch irgendwelche geeignete Mittel aneinander befestigt sein, zu den Beispiel gehören Klinken, Stifte, Klebstoff und Verschmelzen der zwei Hälften. Geeignete Materialien für ein derartiges Gehäuse sind Lexan oder glasfaserverstärktes Polyester.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Gehäuse in zwei Teilen ausgebildet. Ein erstes Teil H51 erstreckt sich in einem Stück von der Kappe in Richtung auf die Zone 8 maximalen Durchmessers, wie das Gehäuse gemäß Fig. 2, aber anders als das Gehäuse gemäß Fig. 2 erstreckt es sich nicht über diese Zone hinaus. Ein zweiter Teil ist ein Ring H52, der sich über die Zone 8 maximalen Durchmessers erstreckt und an dem ersten Teil H51 befestigt ist, um den Lampenkolben G zu ergreifen. Geeignete Materialien sind Lexan oder glasfaserverstärktes Polyester.
Ein anderes Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, weist zwei Teile auf, wobei das erste (P1) den evakuierten Mantel überdeckt und das zweite (P2) die Elektronik überdeckt. Die zwei Teile sind durch irgendwelche geeigneten Mittel, z. B. eine Schnapppassungsanordnung, aneinander befestigt (S). Geeignete Materialien sind Lexan oder glasfaserverstärktes Polyester.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung. In Fig. 7 beziehen sich Bezugszeichen ähnlich denjenigen, die in anderen Figuren verwendet sind, auf Elemente, die ähnlich denjenigen sind, die in den anderen Figuren gezeigt und in Verbindung damit beschrieben sind.
Der gekapselte Glaslampenkolben G gemäß Fig. 7 hat im allgemeinen die gleiche Form wie die Kolben G gemäß den Fig. 1 bis 6 und hat die gleichen Schichten FTO, R, P auf deren Innenseite und die gleiche Schicht A1 auf den Außenseite; (die Schichten sind in Fig. 7 nicht angegeben). Anders als die Fig. 1 bis 6 zeigt Fig. 7 einen Tubus T, der sich axial zur Lampe durch die Wicklung und den Kern 4 hindurch in Richtung auf die Kappe C erstreckt. Der Tubus nimmt Quecksilberamalgam M auf, das durch eine Sicke D in dem Tubus in seiner Lage gehalten ist.
Die Versorgungsschaltung 5, 6, 7 ist innerhalb des Gehäuses H' auf der Innenseite von einem elektrischen Schirm S untergebracht. Der Schirm S bildet eine geschlossene Metallbox, die eine zylindrische Seitenwand 10, die in ihrer Form mit der Form des Gehäuses H' übereinstimmt, und untere und obere Endwände 14 und 12 aufweist. Die Seitenwand 5 erstreckt sich über die untere Wand 14 hinaus in Richtung auf die Kappe C und haltert die Gleichrichterkarte 6.
Die Oszillatorschaltung 5 auf der Karte 10 ist innerhalb der geschlossenen Box 14, 12, 5 gehaltert. Der Entkopplungskondensator 7 kann sich ebenfalls in der Box befinden.
Elektroden 13 stehen von der Schaltkarte 10 vor und bilden eine elektrische Verbindung mit der Wicklung 4.
Die Halterung 11 der Wicklung 4 und der Ferritkern werden durch die obere Wand 12 von der Metallbox gehalten.
Anders als bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 6 ist der Lampenkolben G an der Halterung 11 durch ein elektrisch leitfähiges Klebemittel befestigt, wie beispielsweise Silikon RTV. Das elektrisch leitfähige Klebemittel bildet eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren leitfähigen Überzug AL und dem Entkopplungskondensator 7.
Wie bei der Lampe gemäß Fig. 1 kann der Entkopplungskondensator 7 durch eine direkte Verbindung mit dem HF Erdpunkt ersetzt werden.
Das Gehäuse H' funktioniert um:
(a) die Schaltungen 5 und 6, den Kondensator 7 und die Kappe C elektrisch zu isolieren und zu haltern;
(b) den äußeren leitfähigen Überzug AL elektrisch zu isolieren und mechanisch zu schützen; und
(c) Abweichungen in dem maximalen Durchmesser des Kolbens G anzupassen.
Das Gehäuse H' gemäß Fig. 7 hat nicht die Funktion, den Kolben G zu ergreifen. Zusätzlich haltert das Gehäuse H' gemäß Fig. 7 einen verjüngten hohlen Kegel 15 aus einem elektrischen Leiter, z. B. Aluminium, der elektrisch von dem äußeren Überzug AL isoliert ist. Der Kegel 15 bildet eine einzige durchgehende elektrische Windung um den Lampenkolben herum.
Das Gehäuse H' gemäß Fig. 7 weist zwei Abschnitte P1 und P2 auf. Der Abschnitt P2 haltert die Kappe C und nimmt die Versorgungsschaltung 5, 6, 7 und die elektrische Abschirmbox S auf. Der Abschnitt P1 umgibt den Lampenkolben G, isoliert elektrisch den äußeren Überzug H und haltert den Kegel 15. Die Abschnitte P1 und P2 sind durch eine Schnapppassungsanordnung 16 verbunden, können aber durch irgendein geeignetes Verbindungsmittel verbunden sein.

Claims

1. Elektrodenlose Leuchtstofflampe enthaltend:

einen gekapselten Lampenkolben (G), der eine Lumineszenzschicht (P), eine Füllung, die eine Entladung aufrecht erhalten kann, wenn sie in geeigneter Weise angeregt wird, und einen Überzug aus elektrisch leitfähigem, lichtdurchlässigem Material (FTO) auf der inneren Oberfläche des Kolbens enthält,

eine elektrische Versorgungseinrichtung (4, 5, 6) zum Anregen der Füllung und

ein elektrisch isolierendes Gehäuse (H), das einen ersten Gehäuseabschnitt aufweist, von dem der Lampenkolben (G) ausgeht und der einen Teil (5, 6) der elektrischen Versorgungseinrichtung unterbringt, dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, von dem der erste Gehäuseabschnitt ausgeht und der einen Körperabschnitt (2) von dem Lampenkolben einschließt, und

ein Überzug (A1) aus elektrisch leitfähigem Material auf der äußeren Oberfläche von dem Abschnitt (2) des Lampenkolbens vorgesehen ist, der von dem zweiten Gehäuseabschnitt eingeschlossen ist, wobei der äußere Überzug durch den zweiten Gehäuseabschnitt elektrisch isoliert und mit dem inneren Überzug kapazitiv gekoppelt ist, und

eine Vorrichtung (7) den äußeren Überzug (A1) mit dem elektrischen Erdpunkt koppelt, um geleitete Störungen zu verkleinern.

2. Lampe nach Anspruch 1, wobei der gekapselte Lampenkolben einen zylindrischen zurückspringenden Abschnitt (3) aufweist, die Versorgungseinrichtung eine elektromagnetische Wicklung (4) aufweist, die in den zurückspringenden Abschnitt des Lampenkolbens vorsteht, um die Entladung anzuregen.

3. Lampe nach Anspruch 2, ferner enthaltend: eine Lampenkappe (C), wobei das elektrisch isolierende Gehäuse (H) an der Kappe befestigt ist.

4. Lampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei:

der Kolben (G) eine Zone (8) mit maximalem Durchmesser hat und zum Emittieren von Licht aus wenigstens einem Stirnflächenabschnitt (1) des Kolbens angeordnet ist, der von der Zone (8) begrenzt ist,

das Gehäuse sich über einen von der Zone begrenzten Körperabschnitt (2) des Kolbens erstreckt und

der äußere leitfähige Überzug (FTO) sich über im wesentlichen den gesamten Körperabschnitt (2) von dem Kolben erstreckt und durch das Gehäuse elektrisch isoliert ist.

5. Lampe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der Kolben von einer Halterung der elektrischen Versorgungseinrichtung gehaltert und daran befestigt ist.

6. Lampe nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (H) den Kolben (G) um die Zone (8) maximalen Durchmessers herum ergreift.

7. Lampe nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (H) zwei Hälften (H41, H42) aufweist, die axial zur Lampe miteinander verbunden sind.

8. Lampe nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (H) flexible Finger aufweist, die durch Schlitze (30) in der Zone maximalen Durchmessers getrennt sind.

9. Lampe nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Gehäuse zwei Teile aufweist, ein Teil (P2), an dem die Kappe befestigt ist und der die Versorgungseinrichtung unterbringt, und ein weiterer Teil (P1), der sich zur Zone maximalen Durchmessers erstreckt und an dem ersten Teil befestigt ist.

10. Lampe nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 9 oder 5, wenn er von Anspruch 4 abhängig ist, wobei der Lampenkolben eine lichtreflektierende Schicht (R) aufweist, die sich im wesentlichen von der Zone (8) in Richtung auf die Lampenkappe (C) erstreckt.

11. Lampe nach Anspruch 10, wobei die lichtreflektierende Schicht Licht von dem Körperabschnitt (2) zu dem Stirnflächenabschnitt (1) des Kolbens reflektiert.

12. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (H) aus Polycarbonat oder glasfaserverstärktem Polyester ist.

13. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der äußere leitfähige Überzug (A1) elektrisch mit einer Hochfrequenzerdung der Versorgungseinrichtung gekoppelt ist.

14. Lampe nach Anspruch 13, wobei die Hochfrequenzerdung elektrisch mit einem Netzleitungsanschluß der Lampe gekoppelt ist.