DE69632109T2

DE69632109T2 - Elektrodenlose Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE69632109T2
Application number: DE69632109T
Authority: DE
Inventors: Oleg Needham Popov; Jakob Brookline Maya; Edward Lexington Shapiro
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: EP0767485A2; DE69632109D1; US5621266A; EP0767485B1; EP0767485A3; JPH09190802A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrodenlose HF-Leuchtstofflampe und deren Befestigungseinrichtung.
Elektrodenlose Leuchtstofflampen sind auf diesem Gebiet bekannt und haben eine längere Lebensdauer als herkömmliche röhrenförmige Leuchtstofflampen. Leuchtstofflampen haben eine hohe Effizienz, jedoch ist ihre Lebensdauer noch immer begrenzt, obwohl sie erheblich länger ist als bei Glühlampen. Beispielsweise verbrauchen normale Leuchtstofflampen, die erwärmte Kathoden verwenden, zum Beispiel T8 und T12, 32–40 Watt und halten zwischen 12000 und 24000 Stunden. Die grundlegende Einschränkung normaler Leuchtstofflampen besteht in der Verschlechterung der Elektroden aufgrund des thermischen Verdampfens der warmen Kathode und des Sputterns des Kathodenmaterials (emissives Beschichten) durch die Plasmaionen.
Ein aus dem Stand der Technik bekannter Ansatz ist es daher, die Elektroden zu eliminieren und ein Plasma zu erzeugen, das für sichtbare Strahlung erforderlich ist, ohne ein Einsetzen der inneren Elektroden (warme Elektroden). Die Plasmaerzeugung kann durch kapazitives oder induktives Koppeln elektrischer Felder in einer Mischung auf Edelgasbasis, wodurch eine mit Funkfrequenzen von mehreren MHz arbeitende elektrische Entladung induziert wird, und durch ein mit einer Frequenz von 916 MHz und mehr arbeitenden Mikrowellenplasma erreicht werden.
Bei der typischen elektrodenlosen Leuchtstofflampe, die ein induktiv gekoppeltes Plasma verwendet, ist eine Induktionsspule in einen zurückspringenden Hohlraum einer kugeligen Hülle eingesetzt. Die Induktionsspule weist üblicherweise mehrere Windungen und eine Induktion von 1–3 μH auf. Sie wird durch eine spezielle Treiberschaltung mit Energie beaufschlagt, welche ein herkömmliches Anpassungsnetzwerk aufweist. Die von der Treiberschaltung erzeugte Funkfrequenz-(HF)-Spannung mit fester Frequenz (üblicherweise 2,65 MHz oder 13,56 MHz) wird über die Induktionsspule angelegt. Diese HF-Spannung induziert ein kapazitives elektrisches HF-Feld in der kugeligen Hülle. Wenn das elektrische Feld in der kugeligen Hülle (E_cap) seine Zündspannung erreicht, zündet die kapazitive HF-Entladung die Gasmischung in der Hülle entlang den Spulenwindungen. Mit zunehmender an die Spule angelegter HF-Spannung (V_c) nehmen der HF-Spulenstrom (I_c) und das von diesem Strom erzeugte Magnetfeld (B) zu. Bei kapazitiv gekoppelten HF-Entladungen, die mit HF-Frequenzen von wenigen MHz arbeiten, wird ein erheblicher Teil der HF-Energie nicht durch das Plasma absorbiert, sondern zur Treiberschaltung zurückgeleitet. Nicht zurückgeleitete HF-Energie wird nicht notwendigerweise von den Plasmaelektronen absorbiert, sondern wird vielmehr zum größten Teil für die Beschleunigung von Ionen in der zwischen dem Plasma und den Hohlraumwänden gebildeten Raumladungshülle verbraucht.
Das azimutale elektrische HF-Feld (E_ind), das durch den Magnetfeldfluß in der Kugel erzeugt wird, wächst mit dem Spulenstrom. Wenn E_ind einen Wert erreicht, der hoch genug ist, um die induktiv gekoppelte Entladung in einer Lampe aufrecht zu erhalten, fällt die reflektierte HF-Energie und die Spulen-HF-Spannung und der Spulen-HF-Strom sinken, während die Ausgabe der Lampe an sichtbarem Licht dramatisch zunimmt. Die weitere Zunahme der HF-Energie bewirkt das Zunehmen der Lichtausgabe, V_c und I_c.
Die elektrodenlosen HF-Leuchtstofflampen nach dem Stand der Technik werden üblicherweise bei einer HF-Leistung von 20–100 W betrieben, wobei im wesentlichen die gesamte HF-Energie induktiv in die HF-Entladung gekoppelt wird. Das induktive (azimutale) elektrische HF-Feld im Plasma ist niederpegelig, E_ind = 0,5 – 1,0 V/cm, was nahe demjenigen in der positiven Säule einer Gleichstromentladung liegt. Da jedoch die HF-Spannung über die Spule 300–500 V erreicht, haben die Spulenwindungen ein hohes HF-Potential in Bezug auf das Kugelplasma, dessen Potential nahe Masse liegt. Die HF-Spannung zwischen den Windungen der Spule und dem Plasma bewirkt eine Reihe von Problemen, welche die Lebensdauer der Lampen verringern.
Die Spannung weist zwei Hauptteile auf: die HF-Spannung über die Raumladungshülle und die HF-Spannung über die Glashohlraumwände. Die HF-Spannung, die über die Raumladungshülle fällt, erzeugt eine Gleichspannung (DC) über die Hülle, welche Ionen aus dem Plasma in Richtung der Wände beschleunigt. Das elektrische HF-Feld und somit das elektrische Gleichstromfeld verlaufen senkrecht zu den Wänden, so daß die Quecksilberionen die mit Phosphor beschichteten Hohlrumwände bombardieren und beschädigen. Die HF-Spannung von einigen wenigen hundert Volt entlang den Hohlraumwänden, welche die Induktionsspule berühren (oder dieser nahe sind), erzeugt Ströme entlang den Wänden, die zur Migration von Natriumionen aus dem Glas in die Phosphorbeschichtung und in das Plasma führen. Das Vorhandensein von Natriumatomen (oder -ionen) in der Phosphorbeschichtung ist für die Beschichtung schädlich und führt zur Bildung von dunklen Flecken, welche die Lebensdauer der Lampe drastisch verringern.
Um dieses Problem zu lösen, wurde für einige kommerziell erhältliche elektrodenlose HF-Leuchtstofflampen eine Bifilarspule vorgeschlagen und verwendet. Bei der Bifilarspule haben die benachbarten Windungen das gleiche HF-Potential mit entgegengesetzten Polaritäten, die sich gegenseitig aufheben. Infolgedessen liegen die HF-Potentiale der Spulenwindungen nahe Masse. Eine andere Lösung sieht die Verwendung eines Faraday'schen Käfigs vor, um die kapazitive Kopplung zwischen der Spule und dem Plasma zu verringern. Dennoch müssen einige Maßnahmen für die anfängliche Plasmazündung, sei sie kapazitiv oder anders geartet, in dem Lampendesign vorgesehen sein.
Das andere Problem elektrodenloser Lampen mit zurückspringenden Hohlräumen ist das Wärmemanagement der Spule und der Hohlraumwand. Während des Be triebs mit hoher HF-Leistung (P > 20 W) kann die Temperatur der Spule und der Hohlraumwand 300°C oder mehr erreichen, wenn keine Wärmeableitungseinrichtungen vorgesehen sind. Die vorherrschende Wärmequelle ist das HF-Plasma, das die Hohlraumwände und damit die Induktionsspule durch Gaskollisionen mit den Hohlraumwänden und durch Infrarotstrahlung erwärmt. Das Isoliermaterial der Spule (üblicherweise PFA, d. h. Teflon) beginnt, bei 250°C abzubauen, wodurch die Spule nicht betriebsfähig ist. Die elektrische Leitfähigkeit von Natron-Kalk-Glas steigt schnell, wenn die Temperatur steigt, wodurch die Situation durch die Verstärkung der Natriumionenmigration in das Plasma weiter verschlimmert wird.
Die bekannte Lösung des Problems sieht das Installieren eines Wärmerohrs in der Spule vor. Das Wärmerohr entfernt Wärme von der Spule und überträgt sie an den Lampensockel. Ferner sind Wärmerohre kostspielig und schwierig zu konstruieren. Ferner sind Wärmerohre keine Lösung für eine verringerte kapazitive Kopplung und eine verbesserte Aufrechterhaltung.
Eine elektrodenlose HF-Leuchtstofflampe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus U5-A-3 521 120 bekannt.
Eine andere elektrodenlose Leuchtstofflampe ist aus EP-A-585 108 bekannt. Diese Lampe weist ein vertikales Metallband auf, das zwischen einer Wicklung und einem Transformatorkern angeordnet ist.
US-A-5 438 235 betrifft eine elektrostatische Abschirmung zur Verringerung der Wandbeschädigung in einer elektrodenlosen Hochintensitätsentladungslampe.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtquelle zu schaffen, die eine Glühlampenlichtquelle, eine Hochdruck-Quecksilberlichtquelle, eine Metallhalidlichtquelle oder eine kompakte Leuchtstofflichtquelle ersetzen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wärme von der Spule und aus dem Hohlraum auf praktische Weise abzuleiten und die Hohlraumtemperatur auf 200°C oder weniger zu verringern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die kapazitive Kopplung zwischen der Spule und dem Plasma zu verringern, um die Hohlraumbeschichtung zu schützen und die Lebensdauer der Lampe erheblich zu erhöhen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einzelne Struktur zu entwickeln, die gleichzeitig die thermischen Probleme der Spule/des Hohlraums löst und die kapazitive Kopplung zwischen Spule und Plasma erheblich verringert, um das Aufrechterhalten des Hohlraumlichtausgangs zu verbessern.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zylinder zu entwikkeln, der Hohlraumwände vor Ionenbeschuß schützt und das Zünden der induktiven HF-Entladung bei niedrigen HF-Spannungen (V_c < 500 V) und geringer HF-Leistung (P_ign < 6–7 W) bewirkt.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrodenlose HF-Lampe zu schaffen, welche das Anpassungsnetzwerk im Lampensockel aufweist, und bei der die Temperatur des Netzwerkbauteils niedrig ist (Tm < 90°C), so daß kostengünstige Teile verwendet werden können.
Die genannten Aufgaben werden mit einer elektrodenlosen HF-Leuchtstofflampe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung einer elektrodenlosen Leuchtstofflampe mit einem Metallzylinder und einer Induktionsspule nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1A, 1B und 1C sind vergrößerte Querschnittsdarstellungen von Glasflächen in der Lampe an verschiedenen Stellen der Hülle, welche die Beschichtungen der Hülle zeigen.
2 ist eine Kurve zur Darstellung der Zunahme der Helligkeit der Lampe, die mit der Zahl der im Metallzylinder verwendeten Schlitze variiert.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine kugelige Hülle 1 mit einer Beschichtung 3 aus herkömmlichem Phosphor. Eine Schutzschicht aus Silika oder Aluminium oder dergleichen ist unter der Phosphorbeschichtung 3 vorgesehen. Die Hülle 1 enthält eine geeignete ionisierbare Gasfüllung, beispielsweise eine Mischung aus Edelgas (beispielsweise Krypton und/oder Argon) und einem verdampfbaren Metall wie Quecksilber, Natrium und/oder Kadmium. Beim Ionisieren der Gasfüllung wird, wie im folgenden erläutert, der Phosphor angeregt, um sichtbare Strahlung beim Absorbieren von UV-Strahlung abzugeben. Die Hülle 1 hat einen Boden 1a, der in einer zylindrischen Lampenbefestigungseinrichtung 11 angeordnet ist. Die Hülle 1 weist einen zurückspringenden Hohlraum 5 auf, der in dem Boden 1a angeordnet ist. Die Schutzschicht ist, wie eine reflektierende Beschichtung, ebenfalls auf der Innenwand des Hohlraums 5 vorgesehen. Eine Spule 7 ist in einem Zylinder 9 angeordnet. Der Zylinder 9 besteht aus leichtem leitfähigem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, beispielsweise Al oder Cu. Der Zylinder 9 ist in dem zurückspringenden Hohlraum 5 zwischen der Spule 7 und den Hohlraumwänden angeordnet. Ein Ablaßstutzen 28 hängt von dem Hohlraum 6 hinab. Der Hohlraum 5 erstreckt sich entlang der Achse der Spule 7. Die zuvor erwähnte Schutzschicht ist ebenfalls in dem Stutzen 28 vorgesehen. Ein Tropfen Quecksilberamalgam 29 ist in dem Ablaßstutzen 28 vorgesehen.
Die Länge des Zylinders 9 muß größer sein als die Höhe der Spule 7, so daß die Spule 7 vor in der Hülle erzeugter Plasmawärme geschützt ist. Die Spule 7 besteht aus einem thermisch leitfähigen Metall mit einem niedrigen Wärmedeh nungskoeffizienten wie Kupfer, das mit einer dünnen Schicht Silber beschichtet ist, welche der Spule eine hohe elektrische Leitfähigkeit verleiht, so daß die Spule 7 ihre Form unter Betriebsbedingungen, üblicherweise im Bereich von 50° bis 200°C, je nach Energieeingang in die Spule, beibehält.
Um die erfindungsgemäße Lampe zu starten, ist eine kapazitive Kopplung zwischen den oberen Bereichen des zurückspringenden Hohlraums 5 und der Spule 7 vorgesehen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Zylinder 9 an einem Stützrahmen 13 vorzugsweise durch Schweißverbindungen 14 angebracht. Eine derartige Befestigung verringert die kapazitive Kopplung zwischen der Spule 7 und dem Plasma, da der Zylinder 9 elektrisch an der Befestigungseinrichtung 11 geerdet ist. Der Stützrahmen 13 weist einen zylindrischen Flansch 13a auf, der in die Befestigungseinrichtung 11 paßt. Der Stützrahmen 13 und der Flansch 13a bilden den Sockel der Lampe. Der Boden 1a der Hülle ruht auf dem Stützrahmen 13. Vorzugsweise ist der Flansch 13a an der Befestigungseinrichtung 11 durch eine Schweißverbindung 15 angebracht, welche sich um die Innenseite der Befestigungseinrichtung 11 erstrecken kann. Auf diese Weise kann der Zylinder 9 Wärme aus dem Plasma in der Hülle 1 durch den Stützrahmen 13 und zum Ableiten zur Befestigungseinrichtung 11 leiten. Diese Ableitung erfolgt leicht, wenn die Wände des Zylinders 9 eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 und 3 mm und einen Zylinderdurchmesser von 35 bis 40 mm aufweisen. Der Zylindergesamtquerschnitt ist ausreichend groß, um die Spulentemperatur von ungefähr 300°C auf ungefähr 160°C zu senken, wie in der folgenden Tabelle gezeigt.
Da der Durchmesser des zurückspringenden Hohlraums 5 festliegt, zeigte sich, daß eine Zunahme der Wände des Zylinders 9 eine Verringerung des Durchmessers der Spule 7 erfordert. Eine derartige Verringerung des Spulendurchmessers bewirkt eine Verringerung des Kopplungskoeffizienten zwischen der Spule 7 (primär) und dem Plasma (sekundär). Kleinere Spulendurchmesser führen zu einer Zunahme der Spulenstartspannung und dem -strom sowie zu einem Aufrechterhalten der Spannung und des Stroms.
Die Verringerung des Spulendurchmessers bewirkt eine Verringerung des Kopplungskoeffizienten zwischen der Spule (primär) und dem Plasma (sekundär): k = R2 Spule/R2 Plasma = D2 Spule/D2 Hohlraum
Ein kleinerer Wert von k führt zu einem Anstieg der Spulenstartspannung V_st und des Spulenstartstroms I_st sowie der Aufrechterhaltungsspannung V_m und des Aufrechterhaltungsstroms Im. Das Einbringen des anderen leitfähigen Mediums, des Metallzylinders, zwischen das Plasma und die Spule hat einen Effekt, der dem durch das Plasma erzeugten Effekt ähnlich ist. Das durch die Spule erzeugte Magnetfeld induziert den azimutalen HF-Strom im Zylinder. Dieser Strom wiederum erzeugt ein Magnetfeld, das den Spulenstrom beeinflußt. Durch das Anordnen des Metallzylinders 9 zwischen der Spule 7 und dem zurückspringenden Hohlraum 5 induziert das durch die Spule 7 erzeugte Magnetfeld einen azimutalen Hochfrequenzstrom im Zylinder 9. dieser Strom erzeugt wiederum ein Magnetfeld, das den Spulenstrom beeinflußt. Anders ausgedrückt: der Zylinder wird zur Sekundärseite des HF-Transformators. Um diesen Effekt zu eliminieren oder erheblich zu verringern, sind ein oder mehrere Schlitze 16 im Zylinder 9 ausgebildet. Derartige Schlitze 16 verringern den Transformatoreffekt des Zylinders 9. Während die Schlitze im Zylinder 9 das bevorzugte Ausführungsbeispiel darstel len, können Käfige aus Drähten oder verflochtenen Streifen ähnliche vorteilhafte Effekte bieten.
Die Schlitze 16 können ferner Wirbelströme verringern, die in einer leitfähigen Fläche auftreten, die einem elektromagnetischen Flußfeld ausgesetzt sind. Derartige Wirbelströme können einen erheblichen Teil der HF-Energie im Zylinder 9 verbrauchen, nämlich bis zu 15 W. Ein derartiger Verbrauch kann es nahezu unmöglich machen, die HF-Entladung bei einer mittleren HF-Energie zu zünden. Die Schlitze 16 sind in der Zylinderwand parallel zur Achse des Zylinders angeordnet. Bei vier Schlitzen liegt die HF-Startleistung zwischen 10 und 12 W und bei acht Schlitzen liegt die Leistung zwischen 5 und 6 W. die HF-Spannung über die Spule ist von 450 V auf zwischen 330 und 350 V verringert. Der HF-Startstrom wird von 3,5 A auf 2,5 A verringert, wenn die Zahl der Schlitze 16 von 4 auf 8 erhöht wird. Vorzugsweise machen die durch die Schlitze 16 gebildeten offenen Flächen zwischen ungefähr 5 und 40% der Fläche des Zylinders 9 aus.
Es hat sich ferner gezeigt, daß die Startspannung von der Position der Windungen der Spule 7 im Zylinder 9 abhängt. Mit zunehmendem Abstand zwischen dem oberen Rand der Spule 7 und dem oberen Rand des Zylinders 9 steigen der Strom und die Startspannung. Bei Abständen von mehr als 5 mm übersteigt die Startspannung 800 V und es ist praktisch unmöglich, eine HF-Entladung bei einer HF-Leistung von weniger als 20 W zu zünden. Es hat sich herausgestellt, daß für eine niedrige und stabile Startspannung der Abstand zwischen dem Rand der Spule 7 und dem Rand des Zylinders 9 nicht größer als ungefähr 1 mm sein sollte. Die HF-Aufrechterhaltungsspannung der Spule, welche die induktiv gekoppelte Entladung bei 30 bis 60 W hält, verändert sich durch den Zylinder 9 nicht merklich.
Die durch den Zylinder 9 aus dem Hohlraum 5 abgeleitete Wärme wird durch den Stützrahmen 13 und den Flansch 13a in die Befestigungseinrichtung 11 überführt. Der Stützrahmen 13 ist mechanisch und elektrisch mit der Lampenbefestigungseinrichtung 11 verbunden. Um die Wärme an diese Stelle zu überführen, wird die aus dem Hohlraum 5 abgeleitete Wärme von der Achse der kugeligen Hülle 1 zum Zylinder 9 und zu dem an der Befestigungseinrichtung 11 angebrachten Stützrahmen 13 geleitet.
Das Vorhandensein des geerdeten, geschlitzten Zylinders 9 zwischen der HF-Spule und der HF-Entladung verringert ferner die elektromagnetische Interferenz (EMI) aufgrund der Unterdrückung der kapazitiven Kopplung zwischen der Spule 7 und dem Plasma. Dies macht die Lampe für weite Anwendungsbereiche akzeptabler, einschließlich dem Wohnbereich. Der Zylinder 9 kann aus mehreren verschiedenen Materialien bestehen, um die Wärmereduzierung und die verringerte elektromagnetische Interferenz (EMI) durch Verringerung der kapazitiven Kopplung zu optimieren.
Die über den Metallzylinder 9 aus dem Hohlraum 5 abgeleitete Wärme wird an die Lampenbefestigungseinrichtung 11 überführt, die am Boden des Lampensokkels angebracht ist und als Wärmeableiter dient. Ein herkömmliches Anpassungsnetzwerk 17 ist im Boden der Befestigungseinrichtung 11 für den Betrieb der Lampe vorgesehen. Die Spule 7 ist mit dem Anpassungsnetzwerk auf herkömmliche Weise durch Drähte 7a und 7b verbunden, wobei der Draht 7b als Erde des Anpassungsnetzwerks 17 dient. Üblicherweise ist Weich- oder Hartlöten ein geeignetes Mittel zur Bildung der elektrischen Verbindung. Herkömmliche Stromdrähte 21a und 21b bilden eine Stromversorgung 22 und sind mit dem Anpassungsnetzwerk 17 verbunden. Diese Drähte 21a und 21b laufen durch Öffnungen im Flansch 13a und in der Befestigungseinrichtung 11. Ein Isolator 19, manchmal aus Kunststoff, ist zwischen dem Stützrahmen 13 und dem Anpassungsnetzwerk 17 angeordnet. Das Anpassungsnetzwerk 17 ist in der Befestigungseinrichtung 11 durch eine Endkappe 23 gehalten, die durch Flansche 24 gehalten ist. Es wurden an der Induktionsspule 7 und dem Anpassungsnetzwerk 17 bei einer brennenden Lampe mit aufwärts gerichtetem Sockel die Temperaturen gemessen. Bei einem Aluminiumzylinder und einer Umgebungstemperatur von 60°C und einer HF-Leistung von ≈60 W beträgt die Spulentemperatur 160°C und die Temperatur des Anpassungsnetzwerks liegt unter 90°C. Ferner können der Zylinder und der Stützrahmen aus Metallen mit unterschiedlicher Dicke an verschiedenen Bereichen ausgebildet sein, um den Betrieb der Lampe und die Wärmeübertragungseigenschaften sowie eine verringerte EMI zu optimieren.
Zwar wurde zuvor die Verwendung eines an einen Stützrahmen und einen Flansch geschweißten Zylinders offenbart, jedoch kann ein Metallstanzteil verwendet werden, um die gesamte Struktur aus einem einzelnen Metallstück herzustellen. Dieses einzelne Metallstück kann aus einem Blech gestanzt werden, eine Vielzahl verschiedener progressiver Formen kann verwendet werden und sämtliche erforderlichen Schlitze, Fenster und/oder Löcher können während dieses einzelnen Vorgangs geschnitten werden. Unter Herstellungsgesichtspunkten ist dieser Ansatz wahrscheinlich der wirtschaftlichste. Wenn das Stanzen der gesamten Struktur in einem Stück nicht der bevorzugte Weg ist, können selbstverständlich zwei oder mehr Teile gestanzt und in geeigneter Weise verbunden werden.
Die elektrodenlosen HF-Leuchtstofflampen mit metallischen Strukturen für ein besseres Wärmemanagement des Hohlraums und der Spule und zum Verlängern der Lebensdauer der Lampe wurden auf die Lichtausgabe getestet und in dieser Hinsicht mit einer Lampe ohne Metallzylinder verglichen. Metallzylinder des gleichen Durchmessers und gleicher Länge, jedoch mit unterschiedlichen Anzahlen von Schlitzen (0, 1, 4 und 8) wurden untersucht. Die Ergebnisse der relativen Lichtausgabennessung sind in 2 dargestellt. Der Durchmesser des Hohlraums der getesteten Lampen betrug 36 mm und die Höhe des Hohlraums betrug 65 mm. Die HF-Leistung betrug 58 W. Es ist ersichtlich, daß bei einem Zylinder ohne Schlitz die Lampe ungefähr 16% der Lichtausgabe verliert (verglichen mit einer Lampe ohne Zylinder 100%). Das Erhöhen der Schlitzzahl auf 4 bewirkt eine Erhöhung der Lichtausgabe auf 94%. Ein Erhöhen der Schlitzzahl von 4 auf 8 führt zu lediglich 1% Gewinn an Lichtausgabe. Eine weitere Erhöhung der Schlitzzahl scheint keine merkliche Auswirkung auf die Lumenausgabe zu haben.
In 1A ist die Glashülle 1 mit einer Schicht 3 aus Phosphor dargestellt. Diese Figur ist an den Linien 1A-1A in 1 geschnitten. Eine Schiutzschicht 3a aus Silika oder Aluminium ist zwischen der Phosphorschicht 3 und der Hülle 1 vorgesehen, um die Migration von Alkalimetallionen aus dem Glas und deren Vermischen mit Quecksilberionen in der Hülle zu verhindern. 1B zeigt einen Bereich des zurückspringenden Hohlraums 5, wobei zusätzlich eine reflektierende Aluminiumschicht 5b zwischen der Phosphorschicht 3 und der Schutzschicht 3a vorgesehen ist. 1B ist entlang den Linien 1B-1B geschnitten. In 1C ist die Schutzschicht 3a auf dem Stutzen 28 vorgesehen. 1C ist entlang den Linien 1C-1C in 1 geschnitten.
Es ist ersichtlich, daß Modifikationen und Veränderungen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, die lediglich durch den Rahmen der zugehörigen Ansprüche begrenzt sind.

Claims

Elektrodenlose HF-Leuchtstofflampenanordnung mit: einer Befestigungseinrichtung (11); einer kugeligen Lampenhülle (1) mit einem in der Hülle (1) angeordneten zurückspringenden Hohlraum (5), wobei die Hülle (1) mit einer Mischung aus einem Edelgas und einem verdampfbaren Metall gefüllt ist, wobei die Hülle (1) ferner auf der Innenseite eine Phosphorbeschichtung (3) zum Erzeugen von sichtbarem Licht aufweist; einem außerhalb der Hülle (1) angeordneten Lampensockel, wobei die Befestigungseinrichtung an dem Lampensockel angebracht ist; einer außerhalb der Hülle (1) angeordneten und in den Hohlraum (5) eingesetzten Induktionsspule (7) zum Erzeugen einer Hochfrequenzerregungsenergie, die zum Erzeugen von Plasma erforderlich ist, und einer Einrichtung (9), die in dem Hohlraum angeordnet ist und in Wirkverbindung mit der Induktionsspule (7) steht, wobei die Einrichtung (9) durch das Plasma erzeugte Wärme aus dem Hohlraum (5) und von der Spule (7) abzieht und ferner eine kapazitive Kopplung zwischen der Spule (7) und dem Plasma unterdrückt, um so den Ionenbeschuß der Phosphorbeschichtung (3) auf der Innenseite des Hohlraums (5) zu verringern, wodurch die Lichtverlustrate verbessert und zur Verlängerung der Lebensdauer der Lampe beigetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9) sich zwischen der Induktionsspule (7) und dem Hohlraum (5) befindet und in Kontakt mit wenigstens einem Teil der Induktionsspule (7) gehalten ist.
Lampenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Hohlraum (5) angeordnete Einrichtung (9) ein metallischer Zylinder (9) ist, der um die Spule (7) herum angeordnet ist, wobei der Zylinder (9) aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, wodurch Wärme aus der Hülle (1) auf den Zylinder (9) übertragen wird und dadurch die Temperatur im Hohlraum verringert wird.
Lampenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampensockel (13) einen Stützrahmen (13) aufweist, der an dem Zylinder (9) angebracht ist, um Wärme vom Zylinder (9) wegzuleiten.
Lampenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (13) mit der Befestigungseinrichtung (11) verbunden ist, um Wärme vom Zylinder (9) zur Befestigungseinrichtung (11) zu übertragen.
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) eine Anordnung von in diesem vorgesehener offenen Bereichen (16) aufweist, um induzierte Azimutal-, HF- und Wirbelströme in dem Zylinder (9) zu verringern.
Lampenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) mit Masse verbunden ist, so daß die kapazitive Kopplung zwischen der Spule (5) und dem Plasma erheblich reduziert werden kann.
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampensockel einen Stützrahmen (13) und einen Umfangsflansch (13a) an dem Stützrahmen (13) aufweist, und daß der Zylinder (9) an dem Rahmen (13) angeordnet und angebracht ist, während der Stützrahmen (13) in der Befestigungseinrichtung (11) angeordnet und angebracht ist, um Wärme aus dem Hohlraum (5) abzuleiten und die kapazitive Kopplung zwischen der Spule (5) und dem Plasma zu reduzieren sowie den Ionenbeschuß der Phosphorbeschichtung zu verringern.
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (7) und der Zylinder (9) jeweils ein oberes Ende aufweisen, wobei das obere Ende der Spule (7) sich im wesentlichen in der selben Ebene befindet wie das obere Ende des Zylinders (9).
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) eine Dicke zwischen 0,5 und 3 mm hat.
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) eine Anordnung von sich in Längsrichtung erstreckenden, darin ausgebildeten Schlitzen (16) aufweist, die zwischen 5 und 40% der Fläche f des Zylinders ausmachen.
Lampenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schlitze (16) in dem Zylinder (9) zwischen 2 und 6 beträgt.
Lampenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein in der Befestigungseinrichtung (11) angeordnetes Anpassungsnetzwerk (17) vorgesehen ist.