-
Die Erfindung betrifft eine Entladungslampenanordnung,
die elektrisch betrieben wird, insbesondere eine Lampenanordnung
mit einer Entladungslampe, die einen lichtdurchlässigen leitenden Überzug aufweist.
Die Erfindung ist vor allem in Fahrzeugen bei Neonlampenanordnungen
nützlich,
die eine Hochfrequenzabschirmung, sowie für Leuchtstofflampenanordnungen,
die eine Aufwärmung
und eine entsprechende Abschirmung benötigen könnten.
-
Es ist bei Kraftfahrzeugen und anderen
Fahrzeugen üblich
geworden, ein Stop- bzw. Bremslicht zu verwenden, das zwecks verbesserter
Sichtbarkeit an der Rückseite
des Fahrzeugs oben mittig angebracht ist. Das Stoplicht kann beispielsweise
im Rückfenster
angeordnet sein. Bei eine Heckklappe aufweisenden Gelände- bzw.
SUV-Fahrzeugen kann das Stoplicht oberhalb des Heckfensters angeordnet sein.
Derartige Stoplichter sind typischerweise langgestreckt und können 50,8
cm (20 Zoll) lang oder länger
sein. Um über
diese Länge
eine gleichmäßige Beleuchtung
zu erreichen, können
Neonlampen verwendet werden. Neonlampen haben im allgemeinen einen
verhältnismäßig niedrigen
Leistungsverbrauch. Gemäß dem Stand
der Technik wurde bereits vorgeschlagen, für Signalzwecke bei Fahrzeugen
Neonlampen zu verwenden. In dem U.S. Patent Nr. 1,792,599, das am
17. Februar 1931 an Murray ausgegeben wurde, ist ein Neonlampen-Richtungssignal offenbart,
einschließlich
Pfeilen für
die Richtungsangabe. Die offenbarte Lampe umfaßt eine Stopsignalanzeige.
In dem U.S. Patent Nr. 1,854,654, das am 19. April 1932 an Koch,
Jr. et al ausgegeben wurde, ist eine Neonanzeige offenbart, einschließlich einer Neonlampenröhre zur
Anbringung im Fenster eines Kraftfahrzeuges. Im U.S. Patent Nr.
1,839,499, das am 5. Januar 1932 an Rava ausgegeben wurde, ist eine
Neonlampen-Signaleinrichtung zur Anbringung im Heckfenster eines
Fahrzeugs offenbart. Im U.S. Patent Nr. 4,682,146, das am 21. Juli
1987 an Friedman III ausgegeben wurde, ist ein Edelgas-Lichtanzeigesystem
für Kraftfahrzeuge
offenbart, daß eine einzelne,
horizontal angeordnete, Anzeigeröhre
verwendet, die zur Anzeige des Bremsens, Parkens, als Warnblinklicht
und zur Angabe des Abbiegens betrieben wird.
-
Neonlampen können bei einer Frequenz im Bereich
von 60 kHz mit Energie versorgt werden. Die Startspannung kann etwa
3 kV und die Betriebsspannung bei 1 kV betragen. Es ist wichtig,
sicherzustellen, daß die
Neonlampenanordnung keine Strahlung emittiert, die möglicherweise
mit in der Nähe
vorhandener elektronischer Ausrüstung
in dem Fahrzeug oder in anderen Fahrzeugen und in benachbarten Gebäuden interferieren
kann. Bei einer Neonlampenanordnung nach dem Stand der Technik ist
die Licht hindurchlassende Öffnung
mit einem leitenden Netz abgedeckt, das die Emmission von Hochfrequenzstrahlung,
die innerhalb der Lampenanordnung erzeugt wird, im wesentlichen
blockiert.
-
In Fahrzeugen verwendete Subminiatur-Leuchtstofflampen
können
bei einer Frequenz im Bereich von 17 bis 35 kHz betrieben werden.
Es ist wichtig, sicherzustellen, daß derartige Subminiatur-Leuchtstofflampen
nicht Strahlung emittieren, welche Interferenzen hervorrufen können, wie
oben beschrieben.
-
In dem U.S. Patent 3,801,808, das
am 2. April 1974 an Johnson ausgegeben wurde, ist eine Pilotlampenhalterung
offenbart, die eine transparente leitende Abschirmung aufweist,
die vor der Pilotlampe positioniert ist, um Hochfrequenzinterferenz zu
reduzieren oder zu eliminieren. Im U.S. Patent Nr. 5,287,258, ausgegeben
am 15. Februar 1994 an Remus, ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge
offenbart, der eine Gasentladungslampe, eine Abdeckscheibe aus Glas
oder Kunststoff und eine lichtdurchlässige metallische Beschichtung
auf der Entladungslampe oder auf der Abdeckscheibe aufweist, um
Interferenzstrahlung abzuschirmen. Im U.S. Patent Nr. 3,963,954,
ausgegeben am 15. Juni 1976 an Milke et al, im U.S. Patent Nr. 3,967,153,
ausgegeben am 29. Juni 1976 an Milke et al, im U.S. Patent Nr. 4,020,365,
ausgegeben am 26. April 1977 an Lagos, sowie im U.S. Patent Nr.
4,500,810, ausgegeben am 19. Februar 1995 an Graff, sind Leuchtstofflampen
mit einer transparenten elektrisch leitenden Beschichtung auf der
Innenfläche
der Lampenhülle zur
Verringerung der Zündspannung
offenbart. Im U.S. Patent Nr. 4,568,859, ausgegeben am 4. Februar
1986 an Houkes et al, ist eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe offenbart,
die eine interferenzunterdrückende,
transparente, leitende Schicht auf ihrer Innenfläche aufweist. Die leitende Schicht
ist mit einem elektrischen Zuleitungsdraht verbunden.
-
Subminiatur-Leuchtstofflampen können in
einer Umgebung verwendet werden, in der sie niedrigen Temperaturen
unterworfen sind. Subminiatur-Leuchtstofflampen können beispielsweise
in Fahrzeugen zur Beleuchtung von Instrumentenbrettern verwendet werden.
Unter diesen Bedingungen können
Temperaturen von 40°C
(–40°F) oder weniger
angetroffen werden. Bei derart niedrigen Temperaturen kann die Leuchtstofflampe
eine lange Aufwärmzeit
besitzen, bevor sie ihre volle Lichtabgabe erreicht. Somit kann
es erforderlich sein, eine Lampenheizung vorzusehen. Beim Stand
der Technik wurde an der Leuchtstofflampe mittels eines Klebstoffs
eine Heizung befestigt, die eine flexible gedruckte Schaltung mit
einem darauf ausgebildeten Heizelement umfaßte. Gelegentlich löste sich
jedoch diese Druckschaltungsheizung von der Leuchtstofflampe. Zusätzlich benötigte die
Heizung infolge des begrenzten Wärmeübergangs
zwischen der Druckschaltungsheizung und der Lampe eine verhältnismäßig hohe
Leistungszufuhr.
-
Im U.S. Patent Nr. 4,978,376, ausgegeben am
13. November 1990 an Mellor et al, ist eine Heizung für eine Glasunterlage
offenbart, die einen elektrisch leitenden transparenten Film einschloß. Im U.S.
Patent Nr. 5,354,966, ausgegeben am 11. Oktober 1994 an Sperbeck,
ist ein System zur Entfernung des Beschlags von Scheiben offenbart,
das eine Indium-Zinnoxyd-Heizung
aufweist. Im U.S. Patent Nr. 3,609,293, ausgegeben am 28. September
1971 an Stewart et al, ist ein glasiertes Fenster offenbart, das eine
transparente leitende Beschichtung für Heizungszwecke aufweist.
-
Das U.S. Patent Nr. 3,885,150 offenbart
eine Lampenanordnung, die eine Entladungslampe mit einer langgestreckten
rohrförmigen
Lampenhülle
aufweist, welche ein Füllmaterial
zur Unterstützung
einer lichtemittierenden Entladung, sowie Elektroden enthält, die
an einander gegenüberliegenden
Enden der Lampenhülle
angebracht sind, und eine Leistungsquelle zur Anlegung elektrischer
Energie an diese Entladungslampe, sowie eine Einrichtung für den Anschluß elektrischer
Energie von der Leistungsquelle an die Elektroden. Diese bekannte
Anordnung verwendet ein geerdetes Gehäuse mit einem Netz für den Einschluss
und das Einfangen des elektromagnetischen Brummens.
-
Die US-A-5287258 offenbart eine Lampenanordnung
mit einer Entladungslampe, welche eine langgestreckte Lampenhülle, die
ein Füllmaterial
zur Unterstützung
einer lichtemittierenden Entladung und Elektroden enthält, die
an einander gegenüberliegenden
Enden der Lampenhülle
angebracht sind, eine Einrichtung für den Anschluß elektrischer
Leistung von einer Leistungsquelle an die Elektroden, einen lichtdurchlässigen leitenden Überzug auf
der Lampenhülle,
um während
des Betriebs die Emission von Hochfrequenzenergie aus der Entladungslampe wesentlich
zu dämpfen,
und einen Leiter in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Überzug zwecks Kopplung
des leitenden Überzugs
an Erde umfaßt.
-
Gemäß der Erfindung wird eine gleichmäßigere Hochfrequenzabschirmung
erreicht, wenn die Einrichtung für
den Anschluß elektrischer
Leistung ein Koaxialkabel mit einem zentralen Leiter und einer äußeren Abschirmung
ist, wobei der zentrale Leiter mit einer der Elektroden und die äußere Abschirmung mit
dem lichtdurchlässigen
leitenden Überzug
mittels des Leiters elektrisch verbunden sind, wobei dies insbesondere
dann von Vorteil ist, wenn, speziell aus Gründen der Flexibilität, eine
in der Lampenanordnung vorhandene Leistungsquelle zur Einspeisung von
elektrischer Leistung in eine rohrförmige Entladungslampe auch
entfernt von ihr anzuordnen sein soll.
-
Der lichtdurchlässige leitende Überzug kann aus
Indium-Zinnoxid bestehen. Der Leiter kann längs eines wesentlichen Abschnitts
der Länge
der Lampenhülle
in Kontakt mit dem leitenden Überzug sein, um
eine Verbindung niedriger Impedanz zwischen dem leitenden Überzug und
der Erde bzw. dem Referenzpotential zu schaffen. Bei einer Ausführungsform besteht
der Leiter aus einem in elektrischem Kontakt mit dem lichtdurchlässigen leitenden Überzug über die
Länge der
Lampenhülle
befindlichen Metallstreifen. Bei einer zweiten Ausführungsform
besteht der Leiter aus einem leitenden Silikonstreifen in elektrischem
Kontakt mit dem lichtdurchlässigem
leitendem Überzug über die
Länge der
Lampenhülle.
Bei einer dritten Ausführungsform
besteht der Leiter aus einem reflektierendem Überzug auf einem Abschnitt
der Lampenhülle,
um das Lichtverteilungsmuster der Entladungslampe zu steuern. Die
reflektierende Schicht kann derart gestaltet sein, daß sie eine Öffnung für die Emission
von Licht aus der Entladungslampe definiert. Der Leiter kann außerdem ein
leitendes Silikonrohr umfassen, das in elektrischem Kontakt mit
dem lichtdurchlässigen
leitenden Überzug rund
um ein Ende der Lampenhülle
positioniert ist. Das leitende Silikonrohr sorgt für einen
nichtabrasiven Kontakt mit dem leitenden Überzug.
-
Es kann ein rund um ein Ende der
Lampenhülle
positioniertes leitendes Silikonrohr verwendet werden, um den leitenden Überzug mit
der äußeren Abschirmung
des Koaxialkabels elektrisch zu verbinden. Die Lampenanordnung kann
außerdem
einen Transformator aufweisen, der einer der Elektroden benachbart
angeordnet und mit dieser elektrisch verbunden ist.
-
Entsprechend einem anderen Gesichtspunkt der
Erfindung umfaßt
die Entladungslampe eine langgestreckte Lampenhülle, die ein Füllmaterial
zur Unterstützung
einer lichtemittierenden Entladung und Elektroden enthält, die
an einander gegenüberliegenden
Enden der Lampenhülle
angebracht sind, einen lichtdurchlässigen leitenden Überzug auf
der Lampenhülle,
um während
des Betriebs die Emission von Hochfrequenzenergie wesentlich zu
dämpfen, und
einen Leiterstreifen mit niedriger Impedanz auf der Lampenhülle längs eines
wesentlichen Abschnitts deren Länge.
Der Leiterstreifen befindet sich in elektrischem Kontakt mit dem
lichtdurchlässigen leitendem Überzug zwecks
einer Niedrigimpedanz-Kopplung des leitenden Überzug an ein Referenzpotential.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung umfaßt
die Lampenanordnung eine Entladungslampe mit einer langgestreckten
rohrförmigen Lampenhülle, die
ein Füllmaterial
zur Unterstützung einer
lichtemittierenden Entladung und Elektroden enthält, die an einander gegenüberliegenden
Enden der Lampenhülle
angebracht sind, einen lichtdurchlässigen leitenden Überzug auf
der Lampenhülle
zur wesentlichen Dämpfung
von Hochfrequenzenergie aus der Entladungslampe während des
Betriebs, sowie einen Leiter für
den Anschluß des
leitenden Überzugs
an ein Referenzpotential, eine Leistungsquelle für die Zufuhr elektrischer Energie
zu der Entladungslampe, und einer Anschlußeinrichtung für die elektrische
Energie von der Leistungsquelle zu den Elektroden.
-
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der
Erfindung kann der lichtdurchlässige
leitende Überzug
und/oder der Leiterstreifen auf der Lampenhülle sowohl zur Heizung der
Leuchtstoff-Entladungslampe
als auch zur Hochfrequenzabschirmung verwendet werden. Ein elektrischer
Schaltkreis speist Strom an den Leiterstreifen und/oder den leitenden Überzug,
sobald sich die Entladungslampe unterhalb einer vorbestimmten Temperatur
befindet. Der Strom bewirkt eine Heizung der Entladungslampe. Der
elektrische Schaltkreis kann eine Gleichstromleistungsquelle und
einen Thermmoschalter aufweisen, der zwischen die Gleichstromleistungsquelle
und den Leiterstreifen und/oder den leitenden Überzug geschaltet ist. Es können auch
andere Sensortechniken verwendet werden, wie eine Überwachung
der Lampenleistung.
-
Zwecks besseren Verständnisses
der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
-
Es zeigt:
-
1 eine
Draufsicht auf eine Lampenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 einen
Querschnitt der Lampenanordnung nach 1;
-
3 einen
Querschnitt einer Entladungslampe in einer Lampenanordnung nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 einen
Querschnitt einer Entladungslampe in einer Lampenanordnung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 ein
elektrisches Schema der Lampenanordnung nach 1;
-
6 ein
elektrisches Schema einer Lampenanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
-
7 eine
bildliche Darstellung eines Endes einer Entladungslampe in einer
Lampenanordnung nach der Erfindung, welche die elektrischen Verbindungen
zur Entladungslampe verdeutlicht;
-
8 eine
Querschnittsansicht der in 7 gezeigten
Lampe.
-
9 eine
teilweise Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Lampenanordnung
gemäß der Erfindung;
-
10 eine
graphische Darstellung des Hochfrequenz-Emissionspegels als eine Funktion der
Frequenz bei einer Entladungslampe nach dem Stand der Technik;
-
11 eine
graphische Darstellung des Hochfrequenz-Emissionspegels als eine Funktion der
Frequenz für
eine Entladungslampe in einer Lampenanordnung nach der Erfindung;
und
-
12 eine
schematische Darstellung eines anderen Gesichtspunkts der Erfindung,
wobei ein leitender Überzug
und ein Leiterstreifen zur Aufheizung und Hochfrequenzabschirmung
bei einer Leuchtstofflampenanordnung verwendet werden.
-
In den 1 und 2 ist eine Lampenanordnung 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Die Lampenanordnung 10 besitzt eine
in einem Lampengehäuse 15 angebrachte
Entladungslampe 12, wie in 2 schematisch
gezeigt ist, die einen lichtdurchlässigen Abschnitt 17 zur
Emmission von Licht der Entladungslampe 12 aufweist. Im
Gehäuse 5 sind
hinter der Entladungslampe 12 eine Grundebene 14 und
ein Isolator 16 angebracht. Ein Vorschaltkreis 20,
der auf der Rückseite
des Isolators 16 angebracht sein kann, ist über einen
Hochspannungs-Aufwärtstransformator 30 mit
einer Elektrode der Entladungslampe 12 verbunden. Der Vorschaltkreis 20 liefert
für das
Starten und den Betrieb der Entladungslampe 12 elektrische
Energie geeigneter Spannung und Frequenz. Der Vorschaltkreis 20 kann
mit thermisch leitenden Finnen 21 versehen sein, um bei
der Temperaturkontrolle zu assistieren. Vor der Entladungslampe
12 kann
ein optisches Element 32 positioniert sein, wie ein Stab
oder eine Linse, um das emittierte Lichtmuster zu modifizieren.
-
Die Lampenanordnung 10 kann
eine langgestreckte Konfiguration aufweisen, die dafür ausgelegt ist,
in einem SUV oder in einem anderen Fahrzeug als ein Stoplicht verwendet
zu werden. Die Lampenanordnung kann eine Gesamtlänge im Bereich von 50,8 cm
(20 Zoll) oder mehr besitzen. Es versteht sich, daß die Lampenanordnung
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung andere Abmessungen
und Formfaktoren aufweisen kann.
-
Die Entladungslampe 12 besitzt
eine langgestreckte Lampenhülle 22,
in die an einander gegenüberliegenden
Enden die Elektroden 24 und 26 eingesiegelt sind.
Die Entladungslampe enthält
ein Füllmaterial
zur Unterstützung
einer lichtaussendenden Entladung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist
die Entladungslampe 12 eine Neonlampe. Bevorzugte Elektroden 24 und 26 für die Entladungslampe 12 sind
in der EP-A-675520 offenbart. Jede Elektrode ist durch eine Quetschdichtung
hindurch mit einem äußeren Kontaktstift
verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Lampenhülle 22 einen
Außendurchmesser
von etwa 5 mm. Ein bevorzugtes Füllmaterial
schließt
Neon bei einem Fülldruck
von 13 + 2 kPa (100 + 15 Torr) ein.
-
Eine 15,8 cm- (20 Zoll-) Neonlampe
kann bei einer Frequenz von 60 kHz und einer Spannung von etwa 1000
Volt betrieben werden, mit einer erforderlichen Startspannung von
etwa 3000 Volt. Es versteht sich, daß Neonlampen mit unterschiedlichen
Längen und
Fülldrücken unterschiedliche
Start- und Betriebsspannungen erfordern werden.
-
Bei der Entladungslampe 12 wird
im Bereich jeder Elektrode durch die angelegte Spannung ein hohes
elektrisches Feld induziert. Da an die Lampe eine Wechselspannung
angelegt wird, wirkt die Lampe als eine Dipol-Strahlungsquelle.
Um in Lampen mit verhältnismäßig hohem
Druck eine Entladung zu induzieren, werden verhältnismäßig hohe Spannungen benötigt. Auch
werden in langen Lampen verhältnismäßig hohe
Spannungen für
das Induzieren einer Entladung benötigt. Im Ergebnis besitzen
lange Lampen hohen Drucks eine stärkere induzierte Dipolstrahlung.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel verlangt die Neonlampe eine
Betriebsspannung von etwa 1000 Volt und eine Startspannung von etwa 3000
Volt. Die Dipolstrahlung befindet sich primär auf der fundamentalen Frequenz
des Lampenbetriebs, typischerweise 60 kHz. Infolge von Resonanzen, Plasmabanding
und materialinduzierten Verzögerungen
kann ein Streuen von Harmonischen und Frequenz auftreten. Eine 60
kHz-Neonlampe kann Hochfrequenz-(RF-)Brummen bei 60 kHz + 5 kHz, 120
kHz + 20 kHz, 240 kHz + 60 kHz, etc. emittieren. Allgemein emittieren
längere
und leistungsfähigere Lampen
mehr Hochfrequenzbrummen.
-
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt
der Erfindung ist die Lampenhülle 22 mit
einem lichtdurchlässigen
leitenden Überzug 40 beschichtet, der
als eine Hochfrequenzabschirmung fungiert. Wie unten diskutiert,
ist der leitende Überzug 40 mit
einem Referenzpotential elektrisch verbunden, wie der Erde, und
dämpft
wesentlich Hochfrequenzbrummen, das innerhalb der Entladungslampe 12 erzeugt wird.
Ein bevorzugter leitender Überzug 40 besteht aus
Indium-Zinnoxid (ITO). Der ITO-Überzug
kann eine Dicke aufweisen, die ausgewählt ist, um für eine Leitfähigkeit
von etwa 200 bis 1000 Ohm pro cm2 zu sorgen
und wird vorzugsweise durch Tauchen auf die Lampenhülle 22 aufgebracht.
Dieser ITO-Überzug dämpft die
Lichtabgabe der Neonlampe um etwa 10% bis 20%. Andere geeignete lichtdurchlässige leitende Überzüge können sehr
dünne Metalle,
fluordotiertes Zinnoxid und Zinkoxid sein.
-
Wie oben festgestellt ist der leitende Überzug 40 elektrisch
mit einem Referenzpotential verbunden, beispielsweise Erde. Über die
Länge einer 15,8
cm-(20 Zoll-)Entladungslampe ist die Impedanz des leitenden Überzugs 40 nicht
vernachlässigbar und
kann ausreichend sein, um zu einem Verlust an Wirksamkeit der Hochfrequenzabschirmung
zu führen.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist eine Hochfrequenzabschirmung
bei Frequenzen, bei denen Hochfrequenzabschirmung erforderlich ist,
mit einem Schirm niedriger elektrischer Impedanz am effektivsten.
Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung befindet sich ein Leiter mit
niedriger Impedanz über
die Gesamtheit oder einen Teil der Länge der Lampenhülle 22 in
elektrischem Kontakt mit dem leitenden Überzug 40. Bei der
Ausführungsform
nach 1 und 2 ist zwischen der Grundebene 14 und
der Entladungslampe 12 ein leitender Silikonstreifen 44 mit
niedriger elektrischer Impedanz positioniert und berührt den
leitenden Überzug 40 über einen
größeren Teil
der Länge
der Lampenhülle 22.
Somit vermittelt der leitende Silikonstreifen 44 über die
Länge der Lampenhülle eine
elektrische Verbindung niedriger Impedanz zwischen dem leitenden Überzug 40 und der
Grundebene 14. Der Silikonstreifen 44 ist vorzugsweise
nachgiebig, um einen Kontakt mit dem leitenden Überzug 40 sicherzustellen
und für
eine Polsterung der Entladungslampe 12 zu sorgen und besitzt vorzugsweise
einen Widerstand von weniger als einem Ohm pro 2,54 cm (1 Zoll).
Es kann ein im Handel verfügbares
leitendes Silikon verwendet werden.
-
Es versteht sich, daß die in
den 1 und 2 gezeigte und oben beschriebene
Lampenanordnung als ein Beispiel gegeben wird und den Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung nicht beschränkt. Es läßt sich eine große Vielzahl
von unterschiedlichen Gehäusekonfigurationen
verwenden. Darüber
hinaus kann der Vorschaltkreis 20 und der Transformator 30 von
der Entladungslampe 12 entfernt angebracht werden. Wie
unten beschrieben wird die Hochfrequenzgeräusch-Abgabe der Lampenanordnung
reduziert, wenn das Vorschaltgerät
und der Transformator in enger Nachbarschaft zur Entladungslampe montiert
sind.
-
Eine zweite Ausführungsform einer Entladungslampe
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 3 gezeigt.
Gleiche Elemente in den 2 und 3 besitzen die gleichen Bezugszahlen.
Bei der Ausführungsformen
nach 3 befindet sich
ein Metallstreifen 50 in Kontakt mit dem leitenden Überzug 40,
und zwar über
die gesamte Länge
der Lampenhülle 22 oder über einen
wesentlichen Teil derselben. Der Metallstreifen 50 sorgt
für einen
elektrischen Kontakt niedriger Impedanz mit dem leitenden Überzug 40. Der
Metallstreifen 50 ist, wie unten beschrieben, mit einem
Referenzpotential verbunden, wie Erde. Der Metallstreifen 50 kann
direkt auf dem leitenden Überzug 40 deponiert
werden und wird auf der Lampenhülle 22 derart
positioniert, daß ein
Blockieren nutzbarer Lichtabgabe minimiert wird. Somit kann der Metallstreifen 50 eine
Minimalbreite aufweisen, die für
die gewünschte
Impedanz sorgt, und kann derart positioniert sein, daß er dem
undurchsichtigen Teil des Gehäuses
zugekehrt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Metallstreifen
aus Aluminium und kann auf die Lampenhülle 22 durch Aufdampfen
oder Aufstreichen aufgebracht werden.
-
Eine dritte Ausführungsform der Entladungslampe
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 4 gezeigt.
Gleiche Elemente in den 2 und 4 besitzen die gleichen Bezugszahlen.
Bei der Ausführungsform
nach 4 sorgt ein Metallstreifen 54 für einen
elektrischen Kontakt niedriger Impedanz mit dem leitenden Überzug 40 und
ist mit einem Referenzpotential verbunden, wie Erde. Der Metallstreifen 54 wirkt
zusätzlich
als eine reflektierende Schicht auf der Lampenhülle 22 und definiert
eine Öffnung 56 für die Emission
von Licht aus der Entladungslampe. Der Metallstreifen 54 bedeckt
die gesamte Lampenhülle 22 mit
Ausnahme der Öffnung 56 und
besitzt eine reflektierende Innenfläche, so daß innerhalb der Entladungslampe
erzeugtes Licht durch die Öffnung 56 reflektiert
wird.
-
Die elektrischen Verbindungen der
Lampenanordnung nach den 1 und 2 sind in dem schematischen
Diagramm der 5 gezeigt.
Ein Ausgangsanschluß des
Vorschaltkreises 20 ist über den Transformator 30 mit
der Elektrode 24 verbunden. Der andere Ausgangsanschluß des Vorschaltkreises 20 ist
mit der Elektrode 26 und mit Erde verbunden. Der leitende
Silikonstreifen 44, der über die Länge der Lampenhülle 22 den
leitenden Überzug 40 elektrisch
berührt,
ist elektrisch mit Erde verbunden. Bei einer alternativen Konfiguration
kann an jedem Ende der Entladungslampe 12 ein Aufwärtstransformator erforderlich
sein. Bei dieser Ausgestaltung ist die Elektrode 26 nicht
geerdet und es wird eine ausbalancierte Spannung an die Entladungslampe 12 angelegt.
Eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher der Vorschaltkreis 20 von der
Entladungslampe 12 entfernt angeordnet ist, ist schematisch
in 6 gezeigt. Die Anschlüsse des
Vorschaltkreises 20 sind jeweils durch Koaxialkabel 60 und 62 mit
den Elektroden 24 und 26 der Entladungslampe 12 verbunden.
Das Koaxialkabel 60 besitzt einen mittigen Leiter 64,
der zwischen einen Ausgangsanschluß des Vorschaltkreises 20 und
die Elektrode 24 geschaltet ist, und einen äußeren Leiter 66,
welcher geerdet ist. Das Koaxialkabel
62 besitzt einen
mittigen Leiter 68, der zwischen den anderen Außenanschluß des Vorschaltkreises 20 und
die Elektrode 26 geschaltet ist, und einen äußeren Leiter 70,
welcher geerdet ist. Der lichtdurchlässige leitende Überzug 40 und
der Silikonstreifen 44 sind jeweils mit den äußeren Leitern 66 und 70 der
Koaxialkabel 60 und 62 elektrisch verbunden, um
für eine
im wesentlichen kontinuierliche Hochfrequenzabschirmung der Lampenanordnung
vom Vorschaltkreis 20 zur und einschließlich der Entladungslampe 12 zu
sorgen. Wie oben festgestellt, kann die Entladungslampe 12 mit einer
ausbalancierten Spannung versorgt werden, wie in 6 gezeigt, oder kann einen einendigen
Betrieb verwenden, bei dem eine der Elektroden geerdet ist, wie
in 5 gezeigt.
-
Bei der Ausführungsform nach 6 sind im Vorschaltkreis 20 Aufwärtstransformatoren
angeordnet und die erforderlichen Start- und Betriebsspannungen
werden durch Koaxialkabel 60 und 62 zur Entladungslampe 12 übertragen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann ein Aufwärtstransformator
in enger Nachbarschaft zu einer oder zu beiden Elektroden der Entladungslampe 12 montiert
sein. Zwischen jedem Aufwärtstransformator
und dem entfernt angeordneten Vorschaltkreis ist ein Koaxialkabel
geschaltet.
-
Insgesamt lassen sich verschiedene
Konfigurationen verwenden. Der Vorschaltkreis 20 kann in enger
Nachbarschaft zur Entladungslampe 12 oder auch entfernt
angeordnet sein. Ein Vorteil des Anbringens des Vorschaltkreises
nahe der Entladungslampe besteht darin, daß die Zuleitungslängen minimiert sind
und die Hochfrequenzabschirmung einfacher ist. Ein Vorteil der entfernten
Anordnung des Vorschaltkreises besteht darin, daß der Vorschaltkreis zur Speisung
von zwei oder mehr Entladungslampen an verschiedenen Orten verwendet werden
kann. Zusätzlich
können
praktische Erwägungen,
wie diejenige bezüglich
des verfügbaren
Raums, die entfernte Lokalisierung des Vorschaltkreises diktieren.
Ist der Vorschaltkreis entfernt angeordnet, werden die Verbindungen
zur Entladungslampe vorzugsweise mittels eines Koaxialkabels hergestellt,
wobei der äußere Leiter
des Koaxialkabels mit dem leitenden Überzug auf der Entladungslampe
verbunden ist, um in dem möglichen
Ausmaß für kontinuierliche
Hochfrequenzabschirmung zu sorgen. Darüber hinaus können mit
einer oder mit beiden Elektroden der Entladungslampe Aufwärtstransformatoren
verbunden sein, abhängig
davon, ob eine geerdete oder eine ausbalancierte Treibkonfiguration
verwendet wird. Der Aufwärtstransformator
bzw. die Aufwärtstransformatoren
können
im Vorschaltkreis oder mehr vorzugsweise in enger Nähe zu den
Elektroden der Entladungslampe lokalisiert sein, mit der sie verbunden sind.
In jedem Fall ist auf der Entladungslampe die Hochfrequenzabschirmung
und sind die elektrischen Verbindungen zum Vorschaltkreis vorgesehen.
Vorzugsweise ist auch der Vorschaltkreis abgeschirmt, um Hochfrequenzemissionen
zu reduzieren.
-
Bei den in den 5 und 6 gezeigten
und oben beschriebenen Konfigurationen kann der Silikonstreifen 44 durch
den in 3 gezeigten Metallstreifen 50 oder
den in 4 gezeigten Metallstreifen 54 ersetzt
sein. Zusätzlich
kann der leitende Überzug allein
verwendet werden, wenn der leitende Überzug 40 eine genügend hohe
Leitfähigkeit
aufweist, um eine effektive Hochfrequenzabschirmung zu bewirken,
wobei der leitende Überzug
an einem oder an beiden Enden der Entladungslampe mit einem Referenzpotential,
wie Erde, verbunden ist.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung für das Verbinden
der Entladungslampe 12 mit dem Koaxialkabel 60 ist
zeichnerisch in 7 gezeigt.
Das Koaxialkabel 60 schließt den Mittelleiter 64,
den Außenleiter 66,
typischerweise in der Form eines geflochtenen Drahts, und einen
Isolator 72 zwischen dem Mittelleiter 64 und dem
Außenleiter 66 ein.
Das Koaxialkabel umfaßt
auch eine den Außenleiter 66 umgebende Außenhülle 74.
Der Mittelleiter 64 ist mit der Elektrode 24 dadurch
elektrisch verbunden, daß er
an dem Zuleitungsdraht befestigt ist, der sich von der Elektrode 24 durch
die Lampenhülle 22 erstreckt.
Die Verbindung zwischen dem Mittelleiter 64 und dem Zuleitungsdraht
ist von einem Isolator 76 umgeben, wie Silikon.
-
Der leitende Überzug 40 auf der
Außenfläche der
Lampenhülle 22 ist
vorzugsweise durch ein leitendes Silikonrohr 80 mit dem
Außenleiter 66 verbunden.
Wie in 7 gezeigt ist, überdeckt
der leitende Überzug 40 vorzugsweise
den Hauptteil der Lampenhülle 22 mit
Ausnahme eines Abdichtbereichs 82 nahe den Elektrodenleitungen
und erstreckt sich vorzugsweise zumindest etwas über die Elektrode 24 hinaus
in Richtung auf den Abdichtbereich 82. Das leitende Silikonrohr 80 vermittelt
eine nichtabrasive und verläßliche elektrische
Verbindung mit dem leitenden Überzug 40.
-
Umfaßt die Entladungslampe 12 einen
Metallstreifen, wie in den 3 und 4 gezeigt, oder einen Silikonstreifen,
wie in 2 gezeigt, befindet sich
das Silikonrohr 80 in elektrischem Kontakt mit sowohl dem
leitenden Überzug 40 als
auch den Metall- oder Silikonstreifen. Vorzugsweise ist das Silikonrohr 80 in
ungestrecktem Zustand im Durchmesser kleiner als die Lampenhülle 22.
Das Silikonrohr 80 wird auf einen größeren Durchmesser gestreckt, um
es über
die Lampenhülle 22 zu
plazieren. Die Nachgiebigkeit des Silikonrohrs 80 sorgt
für einen
sicheren elektrischen Kontakt mit dem leitenden Überzug 40 und mit
jedwedem Metall- oder Silikonstreifen, der auf der Lampenhülle 22 vorhanden
sein kann. Das Silikonrohr 80 kann innerhalb des Außenleiters 66 des
Koaxialkabels 60 positioniert sein, wie in 7 gezeigt, oder außerhalb des Außenleiters 66. Der
Außenleiter 66 und
das Silikonrohr können
in elektrischem Kontakt durch ein mittels Hitze schrumpfendes Rohr 84 befestigt
sein. Optional kann auch ein durch Hitze schrumpfbares Rohr verwendet werden,
um das Silikonrohr 80 in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Überzug 40 zu
befestigen. Die in 7 gezeigte
und oben beschriebene Ausgestaltung schafft eine kontinuierliche
Hochfrequenzabschirmung rund um die Lampenhülle 22, und zwar durch
das Silikonrohr 80 und den Außenleiter 66 des Koaxialkabels 60 zum
Vorschaltkreis und sorgt auf diese Weise für eine wesentliche Dämpfung des Hochfrequenzbrummens.
-
In 8 ist
ein Querschnitt der Lampenanordnung nach 7 durch die Elektrode 24 gezeigt. Der
leitende Überzug 40 ist
von dem leitenden Silikonrohr 80 umgeben, wodurch ein nichtabrasiver elektrischer
Kontakt großer
Fläche
geschaffen wird. Bei der Ausführungsform
nach 8 ist über die Länge der
Lampenhülle 22 ein
Metallstreifen 86 vorgesehen. Wie gezeigt schafft das Silikonrohr 80 elektrischen
Kontakt mit dem Metallstreifen 86 und sorgt auf diese Weise
für einen
Kontakt niedriger Impedanz mit dem leitenden Überzug 40 über die
Länge der
Lampenhülle 22.
-
Das leitende Rohr 80 sorgt
für einen
verläßlichen,
nichtabrasiven, elektrischen Kontakt großer Fläche mit dem leitenden Überzug 40.
Zusätzlich
ist das Silikonrohr 80 nachgiebig und kann dazu verwendet
werden, die Entladungslampe 12 stoßgesichert zu montieren. Das
Silikonrohr 80, wie auch der Silikonstreifen 44,
leiten Wärme
von der Entladungslampe weg. Der leitende Überzug aus ITO auf der Lampenhülle stellt
eine Abschirmung zur Reduzierung der Emission von Hochfrequenzbrummen
zur Verfügung
und ist widerstandsfähig
gegen Oxidation und Abrasion,
-
In 9 ist
eine alternative Ausgestaltung der Verbindung des Koaxialkabels
mit der Entladungslampe gezeigt. Gleiche Elemente in den 8 und 9 besitzen die gleichen Bezugszahlen.
Der Mittelleiter 64 des Koaxialkabels 60 ist in
der oben beschriebenen Weise mit der Elektrode 24 verbunden. Bei
dieser Ausgestaltung befindet sich der Außenleiter 66 des Koaxialkabels 60 in
direktem Kontakt mit dem leitenden Überzug 40. Die Verbindung
zwischen dem Koaxialkabel 60 und der Entladungslampe 12 ist von
einem durch Wärme
schrumpfbaren Rohr 90 gesichert, das den elektrischen Kontakt
zwischen dem Außenleiter 66 und
dem leitenden Überzug 40 aufrecht
erhält.
-
Die Effektivität der vorliegenden Erfindung bezüglich der
Reduktion der Emission von Hochfrequenzbrummen seitens einer Neonlampenanordnung
ist in den 10 und 11 dargestellt. Jede der 10 und 11 ist eine graphische Darstellung des Hochfrequenz-Emissionspegels
als einer Funktion der Frequenz. 10 verdeutlicht
die Hochfrequenzemission aus einer 18 Zoll-Neonlampe ohne leitenden Überzug,
die bei 3000 Volt und 60 kHz (30 Watt Systemleistung) betrieben
wird. 11 verdeutlicht die
Hochfrequenzemission aus einer Neonlampe, die in der gleichen Weise
betrieben wird und einen Indium-Zinnoxid-Überzug
und eine Metallbeschichtung aufweist, die eine Öffnung definiert, wie in 4 gezeigt ist. Die Hochfrequenz-Emissionspegel wurden in
einem zertifizierten Prüflabor
gemessen. In den 10 und 11 repräsentiert eine Linie 94 eine
Spezifikation für
einen maximal akzeptablen Pegel an Hochfrequenzemission über den
Frequenzbereich. Wie in 10 gezeigt
ist, überschreitet
die Neonlampe ohne einen leitenden Überzug die Spezifikation signifikant.
Die einen leitenden Überzug
aufweisende Neonlampe entspricht der Spezifikation über den
gesamten Frequenzbereich, wie in 11 gezeigt.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung kann der lichtdurchlässige leitende Überzug und/oder
der Metall- oder Silikonstreifen, der den leitenden Überzug kontaktiert,
als eine Heizung für
Leuchtstofflampen verwendet werden, die niedrigen Temperaturen unterworfen
sein können.
Wie in 12 gezeigt ist
eine Subminiatur-Leuchtstofflampe 110 mit einem lichtdurchlässigen leitenden Überzug 112,
beispielsweise aus ITO, und einem Leiterstreifen 114 versehen,
wie einem Metallstreifen oder einem leitendem Silikonstreifen. Die
Elektrodenzuleitungen der Leuchtstofflampe 110 sind mit
einem Vorschaltkreis 116 verbunden, welcher elektrische
Leistung für
den Lampenbetrieb liefert. Der Leiterstreifen 114 ist an
einem Ende mit Erde und am anderen Ende über einen Thermoschalter 120 mit
einer Gleichstromquelle 122 verbunden. In 12 schematisch dargestellte Isolatoren 124 und 126 isolieren
die an die Leuchtstofflampe 110 von dem Vorschaltkreis 116 angelegte
Spannung von der auf den Leiterstreifen 114 aufgebrachten
Gleichspannung.
-
Der Thermoschalter 120 kann
derart positioniert sein, daß er
die Temperatur der Leuchtstofflampe 110 abfühlt. Befindet
sich die Temperatur der Leuchtstofflampe 110 unterhalb
einer vorbestimmten Temperatur, dann schließt der Thermoschalter 120 und
verbindet die Gleichstromquelle 122 mit dem Leiterstreifen 114.
Ist der Thermoschalter 120 geschlossen, dann fließt elektrischer
Strom durch den Leiterstreifen 114 und den leitenden Überzug 112 und
heizt dadurch die Leuchtstofflampe
110. Ist die Leuchtstofflampe 110 über eine
vorbestimmte Temperatur aufgeheizt oder ist die Umgebungstemperatur
oberhalb der vorbestimmten Temperatur, dann öffnet der Thermoschalter 120 und
unterbricht dadurch das Beheizen der Leuchtstofflampe 110.
-
Das Heizen der Leuchtstofflampe 110 wird durch
den elektrischen Widerstand des Leiterstreifens 114 und
des leitenden Überzugs 112 erzeugt. Der
Widerstand wird auf der Grundlage der Spannung der Gleichstromquelle 122,
der Länge
und des Durchmessers der Leuchtstofflampe 110, der erwarteten
Minimaltemperatur und des gewünschten
Leistungspegels ausgewählt.
Beispielsweise kann eine Leuchtstofflampe von 10,16 cm (4 Zoll)
bei einem Leistungspegel von 3,5 Watt, einer Spannung von 12,8 Volt
und einem Widerstand des Leiterstreifens 114 von etwa 40
bis 50 Ohm aufgeheizt werden. Der für die Heizung erforderlich
Widerstandswert ist ausreichend niedrig, um eine effektive Hochfrequenzabschirmung
zu bewirken.
-
Der Leiterstreifen 114 und
der leitende Überzug 112 sind
mit Erde verbunden, ob der Thermoschalter 120 geöffnet oder
geschlossen ist. Somit sorgen der leitende Überzug 112 und der
Leiterstreifen 114 sowohl für eine effektive Hochfrequenzabschirmung
der Leuchtstofflampe 110 als auch für ihre Heizung.
-
Der leitende Überzug 112 und der
Leiterstreifen 114 sorgen für eine effektivere Wärmeübertragung
auf die Leuchtstofflampe 110 als die Druckschaltungsheizung
nach dem Stand der Technik. Der leitende Überzug 112 assistiert
bei der Übertragung von
Wärme rund
um den Durchmesser der Lampe. Somit sind keine kalten Stellen vorhanden,
an denen innerhalb der Leichtstofflampe Quecksilber wieder kondensieren
könnte.
Bei einer Leuchtstofflampe von 10,16 cm (4 Zoll) bei –40°C wurden
bei Verwendung eines Leiterstreifens, der bei etwa 3,5 Watt versorgt wurde,
50% der vollen Lichtabgabe in weniger als 20 Sekunden erreicht.
Dies war weniger als ein Drittel der Leistung, die zur Heizung der
gleichen Lampe mittels der Druckschaltungsheizung nach dem Stand der
Technik benötigt
wurde. Es versteht sich, daß für die Heizung
der Leuchtstofflampe 110 mittels Hindurchleitens eines
elektrischen Stroms durch den Leiterstreifen 114 und den
leitenden Überzug 112 verschiedene
Schaltkreiskonfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise lassen
sich verschiedene Arten von Thermoschaltern und andere Steuerkreise
verwenden. Als Alternative für
das Feststellen der Lampentemperatur kann das Feststellen der Lampenleistung
verwendet werden.
-
Während
gezeigt und beschrieben wurde, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung angesehen wird, wird es für Fachleute offensichtlich
sein, daß verschiedene Wechsel
und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne daß dadurch
der Schutzbereich der Erfindung verlassen würde, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.