FI97174C

FI97174C - Electrodeless fluorescent discharge lamp

Info

Publication number: FI97174C
Application number: FI872714A
Authority: FI
Inventors: Jacques M Hanlet
Original assignee: Intent Patent Ag
Priority date: 1987-06-17
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1996-10-25
Also published as: FI872714A0; FI97174B; FI872714A

Description

9717497174

Elektroditon fluoresoiva purkauslamppuElectrodeless fluorescent discharge lamp

Esillä oleva keksintö kohdistuu loistetyyppisiin valaistusjärjestelmiin ja ultraviolet-5 tisäteilyn muuttamiseen sähkömagneettisen spektrin näkyväksi osaksi ultraviolettifo-tonien törmätessä fluoresoivaan kerrokseen, ja lähemmin elektrodittomaan, fluori-soivaan purkauslamppuun. Keksinnön kohteena on siten elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, jossa on ulkopuolinen kupusuojus, joka läpäisee näkyvän valon ja on sisäpuolelta peitetty fluoresoivalla päällysteellä, joka pystyy muuttamaan siihen 10 törmäävän ultraviolettisäteilyn näkyväksi valoksi, ionisoituva kaasuseos, joka pystyy lähettämään mainittua ultraviolettisäteilyä, kun siihen törmää elektroneja, rengas-muotoinen käämi, joka sijaitsee kupusuojuksessa elektronien kiihdyttämiseksi ionisoituvaan kaasuseokseen ja ultraviolettisäteilyn synnyttämiseksi, ja elektrostaattinen suojaelin, joka sijaitsee kupusuojuksessa ja olennaisesti ympäröi rengasmuotoisen 15 käämin.The present invention relates to fluorescent type lighting systems and to the conversion of ultraviolet-5 radiation into a visible part of the electromagnetic spectrum when ultraviolet photons collide with a fluorescent layer, and more particularly to an electrodeless, fluorescent discharge lamp. The invention thus relates to an electrodeless fluorescent discharge lamp having an outer dome cover which transmits visible light and is covered on the inside with a fluorescent coating capable of converting colliding ultraviolet radiation into visible light and an ionizable gas mixture capable of transmitting said ultraviolet. a shaped coil located in the dome shield to accelerate electrons into the ionizable gas mixture and generate ultraviolet radiation, and an electrostatic shield located in the dome shield and substantially surrounding the annular coil 15.

Loistetyyppiset valaistusputket ovat tunnettuja tunnetun tekniikan valaistusjärjestelmissä. Yleensä tällaiset tunnetun tekniikan loistetyyppiset valaistusjärjestelmät sisältävät seoksen jalokaasuja, kuten neonia ja argonia, ja mahdollisesti sekundääristä 20 kaasua, kuten elohopeaa. Tällaiset tunnetun tekniikan loisteputket on yleensä varustettu kahdella hehkulankatyyppisellä elektrodilla, jotka on päällystetty aineella, joka kuumennettaessa helposti lähettää elektroneja. Kun sähkövirta johdetaan tunnetun tekniikan fluoresoiviin hehkulankavaloputkiin, nämä hehkulangat kuumenevat ja lähettävät elektroneja hehkulankojen toimiessa vuorotellen anodina ja katodina. Täl-25 laisissa tunnetun tekniikan loistetyyppisissä putkissa erittäin korkeat jännitteet ovat välttämättömiä elektrodien välisen jalokaasun purkautumisen käynnistämiseksi. Täten tällaissa tunnetun tekniikan loistevalaistusjärjestelmissä tarvitaan suurempi sähköenergian alkusyöttö, ja lisäksi on välttämätöntä käyttää käynnistimiä ja kuristimia itsensä ylläpitävän purkauksen käynnistämiseksi. Tällaisten järjestelmien käyttö 30 merkitsee monimutkaisempaa järjestelmää ja nostaa tällaisten tunnetun tekniikan valaistusjärjestelmien tuotantokustannuksia.Fluorescent type lighting tubes are known in prior art lighting systems. In general, such prior art fluorescent type lighting systems contain a mixture of noble gases such as neon and argon, and possibly a secondary gas such as mercury. Such prior art fluorescent tubes are generally provided with two filament-type electrodes coated with a substance which, when heated, readily emits electrons. When an electric current is conducted to prior art fluorescent filament tubes, these filaments heat up and emit electrons as the filaments alternately act as an anode and cathode. In such prior art fluorescent type tubes, very high voltages are necessary to initiate the discharge of noble gas between the electrodes. Thus, such prior art fluorescent lighting systems require a higher initial supply of electrical energy, and in addition, it is necessary to use starters and chokes to initiate a self-sustaining discharge. The use of such systems 30 implies a more complex system and increases the production costs of such prior art lighting systems.

Yleensä tunnetun tekniikan loistevalaistusjärjestelmät edellyttävät, että loisteputki on yleensä lineaarisesti tai kaareutuvasti ulottuva, lieriömäinen laite, jolla on mää-35 rätty läpimitta. Tällaisten loisteputkien läpimitat valitaan tehokasta toimintaa ajatellen. Täten tunnetun tekniikan loisteputkien suunnittelu on rajoitettu toimintatehok-kuuteen. Esillä oleva valaistusjärjestelmää sitä vastoin voidaan muodostaa monen malliseksi, mukaan luettuna pallomainen, lieriömäinen ja useat muut rakenteet eri- 2 97174 tyiskäyttötarkoituksesta riippuen. Suunnittelunäkökohdat eivät sido esillä olevaa järjestelmää, koska esillä oleva järjestelmä toimii ilman elektrodeja, eikä se ole riippuvainen sähkökentästä, joka ulottuu putkimaisen rakenteen päästä toiseen, kuten tunnetun tekniikan järjestelmät.In general, prior art fluorescent lighting systems require that the fluorescent tube be a generally linear or curved, cylindrical device having a defined diameter. The diameters of such fluorescent tubes are selected for efficient operation. Thus, the design of prior art fluorescent tubes is limited to operational efficiency. In contrast, the present lighting system can be formed into many models, including spherical, cylindrical, and several other structures depending on the specific application. The design considerations are not binding on the present system because the present system operates without electrodes and is not dependent on an electric field extending from one end of the tubular structure to the other, such as prior art systems.

55

Tunnetun tekniikan loistetyyppisissä valaistusputkissa kunkin toimintajakson aikana elektronit virtaavat yhteen suuntaan muodostaen keskittymän tunnetun tekniikan loisteputken toiseen päähän, mikä mahdollistaa sen, että ionit yhtyvät uudelleen putken seinämällä niiden elektronien kanssa, jotka ne saavat kiinni, ja sen sijaan, että 10 uudelleenyhtyminen tuottaisi energiaa, energiaa katoaa putken seinämältä. Tästä syystä tunnetun tekniikan jäijestelmissä on rajoitus minimiläpimitalle, koska erittäin pieni läpimitta lisäisi elektronien uudelleenyhtymistä ioneihin tuottamatta ultraviolettisäteilyä.In prior art fluorescent lighting tubes, during each operating cycle, electrons flow in one direction, forming a concentration at the other end of the prior art fluorescent tube, allowing ions to reunite with the electrons they catch on the tube wall, and instead of regenerating energy, energy is lost. from the pipe wall. For this reason, prior art ice systems have a limitation on the minimum diameter because a very small diameter would increase the reunion of electrons with ions without producing ultraviolet radiation.

15 Tunnetun tekniikan loistetyyppisten järjestelmien toimintatehokkuus on rajallinen, koska koostumukseltaan kaasumainen metalliaine absorboi ultraviolettisäteilyä. Kun ultraviolettisäteilyn fotonit irtoavat elektronien ja ionien törmätessä, metallikaasu saattaa heikentää fotoneja. Täten rajoitus liittyy siihen matkaan, joka fotonien on kuljettava, ja tämä rajoittaa käytännössä tällaisen tunnetun tekniikan loistevalaistus-20 järjestelmän maksimiläpimittaa. Uudelleenabsorptio on sekä sen matkan, joka fotonien on kuljettava, että loistevalaistusputken sisällä olevan kaasupaineen funktio.Prior art fluorescent type systems have limited operational efficiency because a gaseous metal material absorbs ultraviolet radiation. When photons in ultraviolet radiation are released when electrons and ions collide, the metal gas may weaken the photons. Thus, the limitation relates to the distance that the photons must travel, and this limits in practice the maximum diameter of such a prior art fluorescent lighting system. Re-absorption is a function of both the distance that the photons have to travel and the gas pressure inside the fluorescent tube.

Esillä olevaa valaistusjärjestelmää ei sitä vastoin sido edellä mainittu rajoitus, koska sellaista ei tapahdu, että ionit ottaisivat uudelleen kiinni elektroneja valaistusjärjes-25 telmän seinämillä, koska ionien ja elektronien välinen yhteentörmäys pidetään suljetun tilan rajoissa.The present lighting system, on the other hand, is not bound by the above-mentioned restriction, since it does not occur that ions re-capture electrons on the walls of the lighting system, since the collision between ions and electrons is kept within a confined space.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle purkauslampulle on tunnusomaista purkausme-kanismi suljetun magneettikentän tuottamiseksi, indusoidun sähkökentän tuottami-30 seksi olennaisesti yhdensuuntaisesti ja samansuuntaisena kuin magneettikenttä, ja säteilevän sähkökentän tuottamiseksi ortogonaalisesti suljetun magneettikentän suhteen, jolloin magneettikenttä ja indusoitu sähkökenttä tuotetaan olennaisesti samalla taajuudella elektronien kiihdyttämiseksi ja suuntaamiseksi törmäämään ionisoituvan kaasuseoksen kanssa, purkausmekanismin käsittäessä suljetun kaasusuojuksen, joka 35 on olennaisesti renkaan muotoinen ja sijaitsee rengasmuotoisen käämin sisällä, ja suljetun kaasusuojuksen sisältäessä ionisoituvan kaasuseoksen.The discharge lamp of the present invention is characterized by a discharge mechanism for generating a closed magnetic field, generating an induced electric field substantially parallel and parallel to the magnetic field, and generating an electronically radiated electric field at the same time orthogonally to produce a radiated electric field, wherein with the ionizable gas mixture, the discharge mechanism comprising a closed gas shield 35 which is substantially annular and located inside the annular coil, and the closed gas shield comprising an ionizable gas mixture.

ϋ 3 97174 Sähköstaattinen suojaosa sisältyy elektrodittomaan loistevalaistusjärjestelmään ja ympäröi olennaisesti viritysmekanismin sisällyttääkseen säteilevän sähkökentän valaistusjärjestelmään. Kupuosa ympäröi sähköstaattisen suojaosan ja viritysmekanismin. Kupuosa sisältää kaasukoostumuksen sisällään kaasukoostumuksen atomien 5 ollessa ionisoidut törmätessään kiihdytettyihin elektroneihin. Kaasukoostumuksen ionisoidut atomit säteilevät energiaa sähkömagneettisen spektrin ultraviolettialueella sen jälkeen, kun ne törmäävät ja iskeytyvät fluoresoivan aineen kerrokseen, joka on muodostettu kupuosan sisäpinnalle absorboidakseen ainakin osan ultraviolettiener-giasta ja säteilläkseen uudelleen absorboidun energian valaistusjärjestelmän ulko-10 puolelle näkyvänä valona.ϋ 3 97174 The electrostatic shield is included in the electrodeless fluorescent lighting system and substantially surrounds the tuning mechanism to incorporate a radiating electric field into the lighting system. The dome part surrounds the electrostatic protection part and the tuning mechanism. The dome part contains a gas composition with the atoms 5 of the gas composition being ionized upon colliding with the accelerated electrons. The ionized atoms of the gas composition radiate energy in the ultraviolet region of the electromagnetic spectrum after they collide and strike a layer of fluorescent material formed on the inner surface of the dome to absorb at least a portion of the ultraviolet energy and re-radiate the absorbed energy to the external illumination system.

Kuvio 1 on sivukuva, osittain katkaistu, joka kuvaa elektrodittoman valaistusjärjestelmän.Figure 1 is a side view, partially cut away, illustrating an electrodeless lighting system.

15 Kuvio 2 on poikkileikkaus elektrodittomasta valaistusjärjestelmästä katsottuna kuvion 1 viivaa 2-2 pitkin.Figure 2 is a cross-sectional view of the electrodeless lighting system taken along line 2-2 of Figure 1.

Kuvio 3 on sivukuva elektrodittoman valaistusjärjestelmän sovellusmuodosta, ja se kuvaa kestomagneettiviritysmekanismin.Figure 3 is a side view of an embodiment of an electrodeless lighting system and illustrates a permanent magnet excitation mechanism.

2020

Kuvio 4 on sivukuva elektrodittoman valaistusjärjestelmän sovellusmuodosta katsottuna kuvion 3 viivaa 5-5 pitkin.Figure 4 is a side view of an embodiment of an electrodeless lighting system taken along line 5-5 of Figure 3.

Viittaamme nyt kuvioihin 1 ja 2, joissa on kuvattu parhaaksi katsottu sovellusmuoto 25 elektrodittomasta, loistetyyppisestä valaistusjärjestelmästä 10 näkyvän valosäteilyn : tuottamiseksi, jolla on suurempi tehokkuus ja pitempi toiminta-aika verrattuna tun netun tekniikan valaistusjärjestelmiin. Valaistusjärjestelmän 10 perustoimintaperi-aate suuntautuu elektronien törmäämiseen kaasukoostumuksen atomien kanssa tuottaakseen ultraviolettisäteilyä. Ultraviolettisäteily kulkeutuu isotrooppisesti fosfori-30 kerrokseen törmätäkseen sen kanssa, mikä johtaa siihen, että ultraviolettisäteily säteilee uudelleen sähkömagneettisen kaistaleen näkyväksi osaksi.We now refer to Figures 1 and 2, which illustrate a preferred embodiment 25 of an electrodeless, fluorescent type lighting system 10 for producing visible light radiation with higher efficiency and longer operating time compared to prior art lighting systems. The basic principle of operation of the lighting system 10 is to collide electrons with atoms in the gas composition to produce ultraviolet radiation. Ultraviolet radiation travels isotropically to the phosphor-30 layer to collide with it, resulting in ultraviolet radiation re-radiating into a visible portion of the electromagnetic strip.

Elektroditon valaistusjärjestelmä 10, kuten seuraavista kappaleista käy ilmi, tuottaa erityisesti yhdistetyn magneettisen ja sähköisen kentän, kunkin magneettisen kentän 35 ollessa sisällytetty olennaisesti suljettuun tilaan. Magneettisen ja sähköisen kentän yhdistämistä elektronien fokusoimiseksi on käytetty menestyksellisesti lukuisissa sovelluksissa, kuten elektronien fokusoimiseksi katodisädeputkisovelluksissa. Esillä olevan kaksinnön periaate suuntautuu elektronien alistamiseen voimien yhdistelmäl- 4 97174 le, jonka kehittävät indusoitu sähkökenttä ja magneettikenttä lisätäkseen elektronien törmäysmahdollisuutta kaasukoostumuksen atomien kanssa verrattuna törmäysmah-dollisuuteen, jos elektroni kulkeutuu vain yhden kentän vaikutuksesta, mikä johtaa törmäämiseen vain satunnaisesti liikkuvien kaasukoostumuksen atomien kanssa.In particular, the electrodeless lighting system 10, as will be apparent from the following paragraphs, produces a combined magnetic and electric field, each magnetic field 35 being included in a substantially enclosed space. Combining magnetic and electric fields to focus electrons has been used successfully in numerous applications, such as electron focusing in cathode ray tube applications. The principle of the present twin is directed to subjecting electrons to a combination of forces generated by an induced electric field and a magnetic field to increase the potential for electrons to collide with atoms of a gas composition compared to the potential for collisions if the electron travels by only one field.

55

Yksi tärkeimmistä sähköisistä häiriöistä ulkoisessa ympäristössä saattaa olla seurausta tuotetusta magneettikentästä. Tämän tyyppisen häiriön ehkäisemiseksi, kuten seuraavista kappaleista käy ilmi, magneettikentän häiriö poistetaan sulkemalla magneettikenttä niin kutsuttuun magneettiseen pulloon, jota käsitteellisesti käytetään 10 suurikiihdytyksisissä hiukkaslaitteissa. Kuten on kuvattu, valaistusjärjestelmä toimii suhteellisen korkealla taajuudella suuruusluokkaa 10,0 MHz, ja tuotettu magneettikenttä voisi mahdollisesti häiritä tiedonsiirtoliikennettä laajalla alueella, jos se ei olisi suljettuja rajattu. Kuten nähdään, säteilevän sähkökentän ulkoiset vaikutukset minimoidaan sijoittamalla sähköstaattinen suojus valaistusjärjestelmän 10 sisälle.One of the most important electrical disturbances in the external environment may be the result of a generated magnetic field. To prevent this type of interference, as will be seen in the following paragraphs, the magnetic field interference is eliminated by enclosing the magnetic field in a so-called magnetic bottle, which is conceptually used in high-acceleration particulate devices. As described, the lighting system operates at a relatively high frequency of the order of 10.0 MHz, and the magnetic field produced could potentially interfere with communication over a wide area if it were not closed to the enclosure. As can be seen, the external effects of the radiating electric field are minimized by placing an electrostatic shield inside the lighting system 10.

1515

Tunnetun tekniikan loistevalaistusjärjestelmissä on kaksi hehkulankaa, jotka toiminnallisesti vuorottelevat katodina ja anodina. Tarkasteltaessa puolitoista kierrosta elektronit etenevät yhteen suuntaan, ja syntyy keskitetyn kentän vaikutus, jossa sisällä olevan plasman ultraviolettisäteily on loisteputken läpimitan funktio. Tällaisis-20 sa tunnetuissa järjestelmissä metastabiilit atomit ja ionit voivat yhtyä uudelleen putken seinämällä ja saattavat ottaa kiinni elektronien osia sen sijaan, että ne yhtyisivät uudelleen tuottaakseen säteilyä. Yleensä vakioloisteputkien kokonaistehokkuus on kokoluokkaa 15-20 %. Rajaamalla elektronien reitti ja yhteentörmäys olennaisesti suljettuun tilaan valaistusjärjestelmä 10 ei kuljeta elektroneja putkeen tai suojuksen 25 seinämään, mikä alentaisi toimivan järjestelmän näkyvän valon tehokkuutta kuten vakioloistevalaistusjärjestelmissä.Prior art fluorescent lighting systems have two filaments that functionally alternate as a cathode and an anode. Looking at one and a half turns, the electrons travel in one direction, and a centralized field effect arises, in which the ultraviolet radiation of the plasma inside is a function of the diameter of the fluorescent tube. In such known systems, metastable atoms and ions can reunite on the wall of the tube and may trap portions of electrons instead of reuniting to produce radiation. In general, the overall efficiency of standard fluorescent tubes is on the order of 15-20%. By limiting the electron path and collision to a substantially enclosed space, the lighting system 10 does not transport electrons to the tube or wall of the shield 25, which would reduce the efficiency of visible light in a functioning system as in standard lighting systems.

Yleisesti kaksi ilmiötä, jotka vaikuttavat tunnetun tekniikan loistevalaistusjärjestel-mien ikään, suuntautuvat käytettyjen hehkulankojen ikään, sillä ne haihtuvat toimin-30 tajakson aikana, sekä sakan lisääntymiseen päällyskoostumuksen sisäpinnalla syty-tystoimintojen ennalta määritellyn lukumäärän jälkeen. Tämä jälkimmäinen ilmiö :· johtuu osaksi kaasunpaineen alenemisesta, mikä on seurausta raskashiukkasionien ja/tai elektronien jatkuvasta pommituksesta.In general, the two phenomena that affect the age of prior art fluorescent lighting systems are related to the age of the filaments used, as they evaporate during the operating period, and the increase in precipitation on the inner surface of the coating composition after a predetermined number of ignition operations. This latter phenomenon: · is partly due to a decrease in gas pressure as a result of the continuous bombardment of heavy particle ions and / or electrons.

35 Elektroditon loistevalaistusjärjestelmä 10 sisältää viritysmekanismin 12 tuottaakseen pysyvän magneettikentän, suljetun magneettikentän ja indusoidun sähkökentän, joka on olennaisesti rinnakkainen ja samansuuntainen kuin vaihteleva magneettikenttä. Vaihtelevia magneetti-ja sähkökenttiä käytetään olennaisesti samalla taajuudella it 5 97174 elektronien kiihdyttämiseksi ja ohjaamiseksi törmäämään ennalta määritellyn kaasu-koostumuksen atomien kanssa, jotka on sisällytetty suljetun kaasusuojuksen 14 kaa-susuojuskammioon 16. Korkeataajuinen vaihtovirta, kuten edellä on kuvattu, koko rengaskäämissä 18 luo sähköisen potentiaalin gradientin käämin 18 yksittäisten kier-5 rosten väliin. Sähköisen potentiaalin gradientti on ilmeisesti seurausta siitä, että yksittäisten kierrosten lävitse kulkeva virta lisääntyy ja vähenee. Täten sähköisen potentiaalin gradientti johtaa siihen, että sähkökenttä on olennaisesti samansuuntainen kuin magneettikenttä.The electrodeless fluorescent lighting system 10 includes an excitation mechanism 12 for producing a permanent magnetic field, a closed magnetic field, and an induced electric field that is substantially parallel and parallel to the alternating magnetic field. Variable magnetic and electric fields are used at substantially the same frequency to accelerate and direct electrons to collide with atoms of a predetermined gas composition included in the gas shield chamber 16 of the closed gas shield 14. High frequency alternating current as described above gradient winding between 18 individual turns of 5 turns. The gradient of the electrical potential is apparently the result of an increase and decrease in the current flowing through the individual revolutions. Thus, the gradient of the electric potential results in the electric field being substantially parallel to the magnetic field.

10 Kokonaiskäsitteenä virran kulkeminen rengaskäämin 18 lävitse luo sekä magneettisen että indusoidun sähköisen kentän, joka kiihdyttää ja ohjaa elektronit ennalta määritellylle reitille, jotta ne törmäävät kaasumaisen koostumuksen atomeihin, jotka sijaitsevat kaasusuojuskammiossa 16. Elektronien yhteentörmäys metallisen kaasu-koostumuksen atomien kanssa, jotka sijaitsevat suljetussa kaasusuojuksessa 14 ja 15 etenkin kaasusuojuskammiossa 16, tapahtuu sisäisesti rengaskäämin 18 rajoissa.10 As a general concept, the passage of current through the annular winding 18 creates both a magnetic and an induced electric field that accelerates and directs electrons to a predetermined path to collide with gaseous composition atoms located in a gas shield chamber 16. Electron collision with a metallic gas composition and 15, especially in the gas shield chamber 16, occurs internally within the annular winding 18.

Tämän jälkeen tällaisten yhteentörmäysten tuottama ultraviolettisäteily säteilee ulospäin kaikkiin suuntiin säteilläkseen lopulta näkyvänä valona, kuten seuraavissa kappaleissa kuvataan. Elektronien yhteentörmäys kaasusuojuskammion 16 sisältä-20 män metallisen kaasun ioneihin tuottaa ultraviolettisäteilyä, joka säteilee isotrooppisesti ulospäin suuntautuvalla tavalla törmätäkseen fosforikerrokseen 20, joka on sijoitettu kupusuojuksen 22 sisäpinnalle. Fosforikerros 20 tai jokin vastaava päällys-koostumus absorboi ainakin osan siihen törmäävästä ultraviolettienergiasta ja säteilee uudelleen absorboidun energian ulkoisesti elektrodittoman valaistusjärjestelmän 25 10 ulkopuolelle näkyvänä valona.Thereafter, the ultraviolet radiation produced by such collisions radiates outward in all directions to eventually emit visible light, as described in the following paragraphs. Collision of electrons with metallic gas ions from inside the gas shield chamber 16 produces ultraviolet radiation that emits isotropically in an outward direction to impinge on the phosphor layer 20 disposed on the inner surface of the dome shield 22. The phosphor layer 20 or a similar coating composition absorbs at least a portion of the ultraviolet energy impinging upon it and re-radiates the absorbed energy externally as visible light outside the electrodeless lighting system 25 10.

Kuten on selvää, kaasumainen massa sisältyy elektrodittoman valaistusjäijestelmän 10 kaasusuojuskammion 16 suljettuun kaasusuojukseen 14. Plasman tuottama ultra-violettienergia kulkee olennaisesti ultraviolettiläpinäkyvän viritysmekanismin 12 lä-30 vitse pommittaakseen kerrosta 20 ultraviolettisäteilyllä tuottamatta siihen minkäänlaista kemiallista reaktiota tai rakenteellista heikkenemistä. Kuten aikaisemmissa : kappaleissa on kuvattu, tällä on se vaikutus, että se lisää valaistusjärjestelmän 10 toimintaikää ja parantaa valaistusjärjestelmän 10 tehoa verrattuna tunnetun tekniikan loistevalaistusjärjestelmiin.As will be appreciated, the gaseous mass is contained within the closed gas shield 14 of the gas shield chamber 16 of the electrodeless lighting system 10. As described in the previous paragraphs, this has the effect of increasing the service life of the lighting system 10 and improving the efficiency of the lighting system 10 compared to prior art fluorescent lighting systems.

3535

Lisäksi viritysmekanismi 12 sellaisena kuin se on kuvioissa 1 ja 2 kuvatun valaistus-järjestelmän 10 parhaaksi katsotussa sovellusmuodossa, edellyttää itsenäistä kaasu-koostumusta, joka on eristetty atmosfäärisesti kupuosasta 22, jossa voidaan ylläpitää 6 97174 tyhjiötä kupuosan kammiossa 24, jotta minimoidaan lämmönsiirtovaikutukset viri-tysmekanismista 12 ulkoiseen ympäristöön.In addition, the excitation mechanism 12, as in the preferred embodiment of the lighting system 10 illustrated in Figures 1 and 2, requires an independent gas composition atmospherically isolated from the dome portion 22 to maintain 6 97174 vacuum in the dome chamber 24 to minimize heat transfer effects from the excitation mechanism 12. to the external environment.

Viritysmekanismin 12 erityisrakenne tekee siitä olennaisesti riippumattoman tuote-5 tusta lämpötilasta, ja sitä voidaan käyttää kaasusuojuskammion 16 sisältämän kaasun korkeammassa paineessa kuin tunnetun tekniikan järjestelmiä.The special design of the tuning mechanism 12 makes it substantially independent of the temperature produced, and can be operated at a higher pressure of the gas contained in the gas shield chamber 16 than prior art systems.

Suuripaineiset valaistusjärjestelmät ovat tunnettuja ja niitä voidaan käyttää katuvalaistukseen ja muihin sovelluksiin suurien valomäärien säteilemiseksi laajoille alu-10 eille; tällaiset suuripaineiset järjestelmät sisältävät kuitenkin lieriömäisiä putkia, joissa paineet voivat nousta useiksi ilmakehiksi ja antavat erittäin suuren voimakkuuden. Tällaisissa suuripaineisissa valaistusjärjestelmissä sovelletut jännitteet, joita käytetään putken käynnistämiseen ja purkauksen ylläpitämiseen, ovat erittäin korkeita, ja tästä syystä elektrodit, joita on pommitettava ja jotka ovat alttiina sähköken-15 tälle, upotetaan kaasukoostumukseen, joka vaikuttaa haitallisesti tällaisten suurella paineella toimivien valaistusjärjestelmien ikään.High pressure lighting systems are known and can be used for street lighting and other applications to emit large amounts of light over large areas; however, such high-pressure systems include cylindrical tubes in which the pressures can rise into multiple atmospheres and provide very high intensities. The voltages used in such high pressure lighting systems, which are used to start the tube and maintain discharge, are very high, and therefore the electrodes to be bombarded and exposed to the electromagnet are immersed in a gas composition that adversely affects the life of such high pressure lighting systems.

Esillä olevassa elektrodittomassa loistevalaistusjärjestelmässä 10 ei ole metallikoos-tumusta virity smekanismin 12 sisällä lukuunottamatta kaasukoostumusta tai mahdol-20 lista metallikoostumusta, joka on muodostettu osana suljettua kaasusuojusta 14. Näitä näkökohtia lukuunottamatta mikään ei ole yhteydessä tuotettuun sähkökenttään. Valaistusjärjestelmässä 10 höyry, joka ionisoituu ja muodostaa plasman suljetun kaasusuojuksen 14 sisälle, ei ole yhteydessä rengaskäämiin 18, vaan se on yhteydessä ainoastaan kaasusuojuskammion 16 sisäpintaan.In the present electrodeless fluorescent lighting system 10, there is no metal composition within the excitation mechanism 12 except for a gas composition or possibly a metal composition formed as part of a closed gas shield 14. Except for these aspects, nothing is associated with the generated electric field. In the lighting system 10, the steam that ionizes and forms the plasma inside the closed gas shield 14 is not in communication with the annular windings 18, but is in communication only with the inner surface of the gas shield chamber 16.

25 : Viritysmekanismi 12 sisältää rengaskäämin 18 vaihtelevien magneetti- ja sähkökent tien synnyttämiseksi. Lisäksi suljettu kaasusuojus 14, joka on ääriviivaltaan olennaisesti ympyrärengas, on paikkasidonnaisesti sijoitettu rengaskäämin 18 sisälle, kuten kuvioissa 1 ja 2 on kuvattu. Sähkövaraus kulkee rengaskäämin 18 lävitse kierteisessä 30 suunnassa, kuten on ilmeistä kuvioissa kuvatun käämin ääriviivan perusteella. Virran suunnanvaihto rengaskäämissä 18 luo sähköisen potentiaalin gradientin käämin ; 18 yksittäisten kierrosten välille virran lisääntyessä tai vähentyessä. Tämä gradientti indusoi sähkökentän, joka on olennaisesti samansuuntainen kuin magneettikenttä. Rengaskäämin 18 tuottama magneettivuo sisältyy kokonaan suljettuun kaasusuojuk-35 seen 14. Suljettua kaasusuojusta 14 ympäröivä magneettikenttä pitää elektronit luonteeltaan kiertävässä liikkeessä suljetun kaasusuojuksen 14 sisällä, mikä aiheuttaa sen, että viritetty plasma kiertää kaasusuojuksen 14 sisäläpimitan ja ulkoläpimitan ii 7 97174 välillä. Tällä tavalla syntyy keskittymä elektroneja ja ioneja, jotka on rajattu kaasu-suojuskammioon 16 magneettikentän ansiosta.25: The tuning mechanism 12 includes a ring coil 18 for generating varying magnetic and electric fields. In addition, a closed gas shield 14, which is a substantially circular ring in outline, is disposed within the ring winding 18, as illustrated in Figures 1 and 2. The electric charge passes through the annular winding 18 in a helical direction 30, as is apparent from the outline of the winding illustrated in the figures. Reversing the current in the ring winding 18 creates an electrical potential gradient in the winding; 18 between individual revolutions as the current increases or decreases. This gradient induces an electric field that is substantially parallel to the magnetic field. The magnetic flux produced by the annular winding 18 is contained in a completely closed gas shield 14. The magnetic field surrounding the closed gas shield 14 keeps electrons in a circular motion inside the closed gas shield 14, causing the tuned plasma to rotate between the inner diameter and outer diameter of the gas shield 14. In this way, a concentration of electrons and ions is created, which is confined to the gas-shielding chamber due to 16 magnetic fields.

Tehokkaasti toimivan järjestelmän ylläpitämiseksi elektroditon valaistusjärjestelmä 5 10 toimii suhteellisen korkealla taajuudella ja mahdollistaa riittävän voimakkaan magneettikentän tuottamisen kaasusuojuskammion 16 sisällä kiertävien elektronien reitin suunnan ylläpitämiseksi ja rajaamiseksi.To maintain an efficient system, the electrodeless lighting system 5 10 operates at a relatively high frequency and allows a sufficiently strong magnetic field to be generated within the gas shield chamber 16 to maintain and limit the direction of the orbiting electrons.

Kokeellisesti valaistusjärjestelmää 10 on käytetty tehokkaasti taajuusalueella, joka 10 on suuruusluokkaa 0,1 - 50,0 MHz, ja yhdessä erityisen tehokkaasti toimivassa so-vellusmuodossa valaistusjärjestelmää 10 on käytetty 10,0 MHz taajuudella.Experimentally, the lighting system 10 has been used efficiently in the frequency range of the order of 0.1 to 50.0 MHz, and in one particularly efficient embodiment, the lighting system 10 has been used at a frequency of 10.0 MHz.

Rengaskäämin 18 johtimen läpimitta on suhteellisen pieni, ja rengaskäämin 18 yksittäisten kierrosten välimatkat ovat suhteellisen suuria, jotta rengaskäämi 18 ei 15 olennaisesti häiritse tai estä suljetussa kaasusuojuksessa 14 syntyvää ultraviolettisäteilyä, ultraviolettisäteilyn kulkiessa päällyskoostumukseen 20, joka sijaitsee kupu-osan tai kupusuojuksen 22 sisäpinnalla. Rengaskäämin 18 yksittäiset kierrokset voi olla muodostettu ohuesta, sähköä johtavasta langasta, jonka läpimitta on suuruusluokkaa 0,5 mm, kierrosten välisten etäisyyksien ollessa keskimäärin 20,0 mm.The diameter of the conductor of the annular winding 18 is relatively small, and the distances between the individual turns of the annular winding 18 are relatively large so that the annular winding 18 does not substantially interfere with or block ultraviolet radiation in the sealed gas shield 14 as the ultraviolet radiation passes into The individual turns of the ring winding 18 may be formed of a thin, electrically conductive wire having a diameter of the order of 0.5 mm, with the distances between the turns averaging 20.0 mm.

2020

Kaasusuojus 14 muodostetaan ultraviolettisäteilylle läpinäkyvästä koostumuksesta, joka voi olla lasikoostumus. Jos käytetään lasikoostumusta, ultraviolettiläpinäky-vyys voisi merkitä lasikoostumusta, josta on poistettu rauta. Huomattavan säteilyn saavuttamiseksi tämän seurauksena plasmalla on oltava huomattava poikkileikkaus, 25 ja kokeellisessa käytössä kaasusuojuskammion 16 poikkileikkausala on vaihdellut 1 välillä 4,8 ja 6,5 cm^, kun taas ympyrärenkaan muotoisen suojuksen sisäinen ja ul koinen säde on ollut keskimäärin 30,0 - 40,0 mm.The gas shield 14 is formed of a composition transparent to ultraviolet radiation, which may be a glass composition. If a glass composition is used, ultraviolet transparency could indicate an iron-depleted glass composition. In order to achieve significant radiation as a result, the plasma must have a considerable cross-section, 25 and in experimental use the cross-sectional area of the gas shield chamber 16 has varied between 4.8 and 6.5 cm -1, while the inner and outer radii of the circular shield have averaged 30.0 to 40 .0 mm.

Suljettu kaasusuojus 14 sisältää ennalta määritellyn kaasukoostumuksen, joka voi 30 olla metallinen kaasukoostumus ennalta määritellyn paineen alaisena. Ennalta määritelty kaasukoostumus voi olla elohopeaa, argonia, neonia, natriumia tai jotain vas-• taavaa kaasumaista koostumusta, ja kaasusuojuksen sisällä olevaa painetta on käy tetty menestyksellä suuruusluokassa keskimäärin 400 Pa.The closed gas shield 14 contains a predetermined gas composition, which may be a metallic gas composition under a predetermined pressure. The predetermined gas composition may be mercury, argon, neon, sodium or a similar gaseous composition, and the pressure inside the gas shield has been used successfully in the order of 400 Pa on average.

35 Kaasusuojuksen 14 ympyrärengasmuoto on valittu ainoastaan kuvauksellisista syistä. Todellisuudessa kaasusuojus 14 voi olla muodoltaan neliö tai suorakulmio; on kuitenkin todettu, että on vaikea valmistaa ympyrärengas, jolla on pieni sisäinen säde verrattuna läpimittaan. Esillä olevassa valaistusjärjestelmässä 10, ympyrärenkaan 8 97174 kokonaismalli voidaan valmistaa kahdesta erillisestä osasta. Muovaamalla lasinpa-Iat, jotka muodostavat puoliympyrät, on mahdollista saada aikaan kaksi ympyräinkään puolikasta, jotka voidaan liittää toisiinsa hitsaamalla tai jollakin vastaavalla menetelmällä, kuten sulatuslasitiivistyksellä.35 The circular annular shape of the gas shield 14 has been chosen for illustrative purposes only. In reality, the gas shield 14 may be square or rectangular in shape; however, it has been found that it is difficult to produce a circular ring with a small internal radius compared to the diameter. In the present lighting system 10, the overall design of the circular ring 8 97174 can be made of two separate parts. By molding the glass pieces forming the semicircles, it is possible to obtain two halves of a circle which can be joined together by welding or by some similar method, such as by melting glass sealing.

55

Rengaskäämi 18 muodostetaan olennaisesti sähköä hyvin johtavasta metallikoostu-muksesta, kuten kuparista, hopeasta tai jostakin niiden yhdistelmästä. Kuten aikaisemmin on todettu, rengaskäämi 18 muodostetaan useista kierroksista, kierrosten ollessa sijoitettu toisistaan erilleen ennalta määritellyn matkan päähän, jotta rengas-10 käämi 18 olisi olennaisesti läpinäkyvä suljetun kaasusuojuksen 14 kaasusuojuskam-miossa 16 tuotetulle ultraviolettisäteilylle. Rengaskäämin 18 erityiskytkentää sähkö-lähteeseen käsitellään seuraavissa kappaleissa.The ring coil 18 is formed of a substantially electrically conductive metal composition, such as copper, silver, or some combination thereof. As previously stated, the annular coil 18 is formed of a plurality of turns, the turns being spaced a predetermined distance apart so that the annular coil 18 is substantially transparent to ultraviolet radiation produced in the gas enclosure chamber 16 of the closed gas shield 14. The special connection of the ring winding 18 to the electrical source is discussed in the following sections.

Rengaskäämin 18 tuottama säteilevä sähkökenttä säteilee ulospäin kaikkiin suuntiin 15 ja saattaa aiheuttaa häiritsevän vaikutuksen lukuisiin tietoliikennejäqestelmiin ja samanlaisiin sähköjärjestelmiin kupuosan 22 ulkopuolella. Tästä syystä elektroditon loistevalaistusjärjestelmä 10 sisältää sähköstaattisen suojaosan 26, joka olennaisesti ympäröi viritysmekanismin 12 säteilevien sähkökenttien pitämiseksi valaistusjärjestelmän 10 sisällä. Sähköstaattinen suojaosa 26 ympäröi olennaisesti rengaskäämin 20 18 estääkseen säteilevän sähkökentän vuotamisen valaistusjärjestelmän 10 rajojen ulkopuolelle.The radiating electric field generated by the ring winding 18 radiates outward in all directions 15 and may cause a disturbing effect on a number of communication systems and similar electrical systems outside the dome portion 22. For this reason, the electrodeless fluorescent lighting system 10 includes an electrostatic shield 26 that substantially surrounds the excitation mechanism 12 for holding radiated electric fields within the lighting system 10. The electrostatic shield 26 substantially surrounds the annular winding 20 18 to prevent the radiating electric field from leaking outside the boundaries of the lighting system 10.

Sähköstaattinen suojaosa 26 voidaan muodostaa revitetystä metallimateriaalista siten, että ultraviolettisäteilyn fotonit voivat läpäistä sen vähäisin häiriöin ja heijastuk-25 sin. Sähköstaattinen suojaosa 26 on sähköisesti kytketty maadoitukseen 28, kuten on kaaviollisesti kuvattu kuviossa 1, suorakytkentätilassa tai sarjoina kapasitorin kautta.The electrostatic shield 26 can be formed of torn metal material so that photons of ultraviolet radiation can pass through it with minimal interference and reflection. The electrostatic shield 26 is electrically connected to ground 28, as schematically illustrated in Figure 1, in a direct connection mode or in series through a capacitor.

Toisen tyyppistä sähköstaattista suojaa voidaan käyttää sijoittamalla johtava kerros kupuosan 22 ulkopinnalle. Tinakloridisuihketta tai jotakin vastaavaa koostumusta 30 voidaan käyttää kupuosan 22 päällystämiseen ulkoisesti, ja tällä tavalla sähkökenttä . sisällytetään valaistusjärjestelmän 10 sisälle. Kuten sähköstaattisessa suojaosassa : 26, johtava kerros on kytketty maadoitukseen 28 joko suoraan tai sarjaan kytketyn kapasitorin kautta (ei ole kuvattu).Another type of electrostatic shield can be used by placing a conductive layer on the outer surface of the dome portion 22. A stannous chloride spray or similar composition 30 can be used to externally coat the dome portion 22, and in this way an electric field. included inside the lighting system 10. As in the electrostatic shield: 26, the conductive layer is connected to ground 28 either directly or via a capacitor connected in series (not shown).

35 Tällöin kaasusuojuskammiosta 16 säteilevä ultraviolettienergia kulkee ultraviolettisäteilylle läpinäkyvän kaasusuojuksen 14, rengaskäämin 18 ja sitten sähköstaattisen suojaosan 26 lävitse törmätäkseen fluoresoivaan kerrokseen 20, joka on muodostettu kupuosan 22 sisäpinnalle absorboidakseen ja säteilläkseen uudelleen säh-In this case, the ultraviolet energy radiating from the gas shielding chamber 16 passes through a gas shield 14 transparent to ultraviolet radiation, a ring winding 18 and then an electrostatic shield 26 to impinge on the fluorescent layer 20 formed on the inner surface of the dome portion 22 to re-absorb and radiate

IIII

9 97174 kömagneettisen spektrin näkyvän alueen energian. Kuten on todettu, kupuosan kammio 24 pidetään suurtyhjiössä, jotta minimoidaan ultraviolettisäteilyn absorptio ja lämmönsiirtovaikutukset sekä siirto viritysmekanismista 12 ulkoiseen ympäristöön.9 97174 The magnetic region of the visible region of energy. As noted, the dome chamber 24 is maintained under high vacuum to minimize the absorption and heat transfer effects of ultraviolet radiation and the transfer from the excitation mechanism 12 to the external environment.

5 Kun tunnetun tekniikan valaistusjärjestelmät edellyttävät suuren jännitteen synnyttämistä purkauksen luomiseksi putken suljetussa kaasukoostumuksessa, valaistusjärjestelmä 10 käyttää suhteellisen alhaista jännitettä ja edellyttää, että virta kulkee rengaskäämin 18 lävitse tuottaakseen tarvittavat sähkö-ja magneettikentät riittävän energian tuottamiseksi, jotta mahdollistetaan se, että elektronien ja ionien yhteentör-10 mäykset tapahtuvat kaasusuojuskammiossa 16 ja tuottavat ultraviolettisäteilyä. Käyttämällä rengaskäämiä 18 korkealla taajuudella valaistusjärjestelmän käyttämiseen käytetty jännite pidetään minimiarvossa, ja rengaskäämiin 18 virtaava virta voi olla suuruusluokkaa 1,0 - 3,0 A. Rengaskäämi 18 on kytketty kuristinjärjestelmään 30 johtojen 34 ja 36 avulla, jotka on asennettu rakenteellisen kehyksen 38 ulkopin-15 noille, joka kehys on muodostettu dielektrisestä materiaalista, joka ei ole olennainen tässä kuvatun keksinnön idean kannalta. Rakenteellinen kehys 38 voidaan muodostaa pystysuoraan suunnatusta kannattimesta, jossa on ulokkeet 40, jotka suuntautuvat säteittäisesti ja jotka on kytketty suljetun kaasusuojuksen 14 sisäpintaan sen pitämiseksi kiinteässä sijainnissa kupuosassa 22. Sähköjohdot 34 ja 36 on kytketty 20 rengaskäämin 18 ja vastaavasti kuristinjärjestelmän 30 vastakkaisiin päihin.When prior art lighting systems require the generation of a high voltage to create a discharge in a closed gas composition of a tube, the lighting system 10 uses a relatively low voltage and requires current to pass through the ring winding 18 to produce the necessary electric and magnetic fields to produce sufficient energy to allow electrons and ions to combine. The bursts take place in the gas shielding chamber 16 and produce ultraviolet radiation. By using the ring windings 18 at a high frequency, the voltage used to operate the lighting system is kept to a minimum, and the current flowing to the ring windings 18 can be of the order of 1.0 to 3.0 A. The ring winding 18 is connected to the choke system 30 by wires 34 and 36 mounted on the outer frame 15. for those frame formed of a dielectric material that is not essential to the idea of the invention described herein. The structural frame 38 may be formed of a vertically oriented bracket having radially extending projections 40 connected to the inner surface of the closed gas shield 14 to hold it in a fixed position in the dome portion 22. Electrical wires 34 and 36 are connected to opposite ends of the ring winding 18 and choke system 30, respectively.

Kuristin 30 voi olla US-patentin 4 414 492 mukainen kuristinjärjestelmä.The choke 30 may be a choke system according to U.S. Patent 4,414,492.

Kupuosa 22 ympäröi sähköstaattisen suojaosan 26 ja viritysmekanismin 12. Kupu-25 osa 22 sisältää metallisen kaasukoostumuksen, joka on sisällytetty siihen ja etenkin kaasusuojuskammioon 16. Kaasukoostumuksen atomit ionisoituvat törmäämällä yhteen viritysmekanismin 12 kiihdyttämien elektronien kanssa, ja kaasukoostumuksen ionisoidut atomit säteilevät energiaa sähkömagneettisen spektrin ultraviolettialu-eella tällaisten yhteentörmäysten jälkeen, olivatpa atomit metastabiileja tai ioneita. 30 Fluoresoivan aineen kerros 20 on sijoitettu kupuosan 22 sisäpinnalle absorboidak-seen ainakin osan ultraviolettienergiasta ja säteilläkseen absorboidun energian uu-: delleen valaistusjärjestelmän 10 ulkopuolelle näkyvänä valona. Viritysmekanismin 12 tuottaman säteilevän sähkökentän säteilyetäisyyttä rajoittaa sähköstaattinen suo-jaosa 26, joka estää säteilyää etenemästä valaistusjärjestelmän 10 ulkopuolelle.The dome portion 22 surrounds the electrostatic shield 26 and the excitation mechanism 12. The dome-25 portion 22 contains a metallic gas composition incorporated therein, and in particular the gas shield chamber 16. The atoms of the gas composition ionize by colliding with the electrons accelerated after such collisions, whether the atoms are metastable or ions. A layer 20 of fluorescent material is disposed on the inner surface of the dome portion 22 to absorb at least a portion of the ultraviolet energy and to re-radiate the absorbed energy as visible light outside the lighting system 10. The radiating distance of the radiating electric field produced by the excitation mechanism 12 is limited by an electrostatic shield 26 which prevents the radiation from propagating outside the lighting system 10.

3535

Kuvioissa 1 ja 2 kuvatussa parhaaksi katsotussa sovellusmuodossa ennalta määritellyn kaasukoostumuksen atomit pidetään kaasusuojuskammiossa 16, joka on muodostettu suljetun kaasusuojuksen 14 sisälle. Rengaskäämi 18 on kierretty suljetun 10 97174 kaasusuojuksen 14 ulkopinnan ympärille. Tässä parhaaksi katsotussa sovellusmuo-dossa kupusuojuksen 22 kupukammio 24 tyhjennetään tyhjiön aikaansaamiseksi. Tällöin kiihdytetyt elektronit, jotka kulkevat ympyrärenkaan muotoisen kaasusuo-juskammion 16 sisällä, törmäävät kaasukoostumuksen atomeihin, joissa on tulokse-5 na saatava ultraviolettisäteily ionisoitumisen jälkeen. Ultraviolettisäteily kulkee suljetun kaasusuojuksen 14 lävitse, joka on muodostettu olennaisesti ultraviolettisäteilylle läpinäkyvästä koostumuksesta kuten sulatetusta kvartsilasista.In the preferred embodiment illustrated in Figures 1 and 2, the atoms of the predetermined gas composition are held in a gas shield chamber 16 formed inside the closed gas shield 14. The ring coil 18 is wound around the outer surface of the closed gas cover 14 97174. In this preferred embodiment, the dome chamber 24 of the dome cover 22 is evacuated to create a vacuum. In this case, the accelerated electrons passing inside the circular gas shielding chamber 16 collide with the atoms of the gas composition, which results in ultraviolet radiation after ionization. Ultraviolet radiation passes through a sealed gas shield 14 formed of a composition that is substantially transparent to ultraviolet radiation, such as fused quartz glass.

Tämän jälkeen ultraviolettisäteily kulkee sähköstaattisen suojaosan 26 lävitse iskey-10 tyäkseen fluoresoivaan materiaaliin tai fosforikerrokseen 20, joka säteilee uudelleen iskeytyvän energian näkyvänä valona.Thereafter, ultraviolet radiation passes through the electrostatic shield 26 to the impact key 10 to work with the fluorescent material or phosphor layer 20, which re-emits the impact energy as visible light.

Kummassakin kuviossa 1 ja 2 kuvatuissa sovellusmuodoissa ennalta määritellyn kaasukoostumuksen atomien ionisoitumisvaiheen jälkeen seuraa ultraviolettisäteilyn 15 isotrooppinen siirtäminen putken fluoresoivaan materiaaliin 20, joka on sijoitettu kupuosan tai -suojuksen 22 sisäpinnalle.In each of the embodiments illustrated in Figures 1 and 2, the ionization step of the atoms of the predetermined gas composition is followed by isotropic transfer of ultraviolet radiation 15 to a fluorescent material 20 placed on the inner surface of the dome or shield 22.

Valaistusjärjestelmän 10 parhaaksi katsotussa sovellusmuodossa on sähköinen suojus 26, joka ympäröi viritysmekanismin 12, jotta saadaan sähköstaattinen suojaeste 20 viritysmekanismin 12 tuottamalle sähkökentälle. Sähköinen suojaosa 26 on muodostettu seulakoostumuksesta tai revitetystä metallikoostumuksesta, jotta se olisi olennaisesti läpinäkyvä ultraviolettisäteilylle, joka kulkee viritysmekanismista 12 fluoresoivan materiaalin kerrokseen 20, joka on muodostettu kupuosan 22 sisäpinnalle.In a preferred embodiment of the lighting system 10, there is an electrical shield 26 surrounding the excitation mechanism 12 to provide an electrostatic barrier 20 to the electric field generated by the excitation mechanism 12. The electrical shield 26 is formed of a screen composition or a torn metal composition to be substantially transparent to ultraviolet radiation passing from the excitation mechanism 12 to the layer 20 of fluorescent material formed on the inner surface of the dome portion 22.

25 Viittaamme nyt kuvioihin 3 ja 4, joissa on kuvattu elektroditon valaistusjärjestelmä 10", joka voi olla sovellusmuoto elektrodittomasta valaistusjärjestelmästä 10, joka on kuvattu kuvioissa 1 ja 2. Valaistusjärjestelmä 10" perustuu sille periaatteelle, että ennalta määritellyn magneettikenttävoimakkuuden tuottamiseksi tarvittavaa virtaa voidaan vähentää käyttämällä vektorisummaa kestomagneettikentästä, joka on peräi-30 sin pysyvistä magneeteista, jotka on sijoitettu suorakulmaisesti käämin 18 suljettuun magneettikenttään nähden.Reference is now made to Figures 3 and 4, which illustrate an electrodeless lighting system 10 ", which may be an embodiment of the electrodeless lighting system 10 illustrated in Figures 1 and 2. The lighting system 10" is based on the principle that the current required to produce a predetermined magnetic field strength can be reduced using vector sum. a permanent magnetic field derived from permanent magnets arranged at right angles to the closed magnetic field of the coil 18.

« ·«·

Kuvioissa 3 ja 4 kuvatussa sovellusmuodossa viritysmekanismi 12" sisältää kesto-magneetit 42 ja 44 kestomagneettikentän tuottamiseksi, joka on olennaisesti suora-35 kulmainen edellä kuvattuun vaihtelevaan magneettikenttään nähden. Täten kesto-magneettikenttä tuottaa vektorisumman vaihtelevan kentän kanssa lisätäkseen kentän voimakkuutta.In the embodiment illustrated in Figures 3 and 4, the tuning mechanism 12 "includes permanent magnets 42 and 44 to produce a permanent magnetic field substantially perpendicular to the variable magnetic field described above. Thus, the permanent magnetic field produces a vector sum with the variable field to increase the field strength.

n 97174 π Täten valaistusjärjestelmällä 10" on ennalta määritelty magneettikentän voimakkuus, joka käyttää vähemmän rengaskäämin 18" lävitse kulkevaa virtaa kuin käämi 18.n 97174 π Thus, the lighting system 10 "has a predetermined magnetic field strength that uses less current through the ring winding 18" than the winding 18.

Kuvauksellisista syistä kestomagneetissa 42 voi olla pohjoisnapa sijoitettuna mag-5 neetin 42 yhdelle ja etelänapa sijoitettuna magneetin 42 vastakkaiselle puolelle. Kestomagneetti 42 sijaitsee kaasusuojuksen 14' poikkileikkauksen keskiviivan yläpuolella ja muodostetun ympyrärenkaan keskiaukossa.For illustrative reasons, the permanent magnet 42 may have a north pole located on one side of the magnet 42 and a south pole located on the opposite side of the magnet 42. The permanent magnet 42 is located above the center line of the cross-section of the gas shield 14 'and in the central opening of the formed circular ring.

Kestomagneetin 42 magneettipinnat ovat olennaisesti samansuuntaiset kuin renkaan 10 muodostama taso. Kestomagneetti 44 on sijoitettu kestomagneetin 42 peilikuvaksi kaasusuojuksen 14' keskiviivan alapuolelle. Kestomagneetin 44 magneettipinnat on sijoitettu päinvastaisella tavalla kuin magneetin 42.The magnetic surfaces of the permanent magnet 42 are substantially parallel to the plane formed by the ring 10. The permanent magnet 44 is positioned as a mirror image of the permanent magnet 42 below the centerline of the gas shield 14 '. The magnetic surfaces of the permanent magnet 44 are arranged in the opposite way to that of the magnet 42.

Kuvauksellisista syistä kestomagneetin 42 etelänapa on sijoitettu kestomagneettiin 15 44 päin. Vastaavasti kestomagneetti 44 on suunnattu sillä tavalla, että sen pohjois napa on magneettiin 42 päin. Tämä magneettien 42 ja 44 ennalta määritelty suuntaaminen mahdollistaa sen, että magneettien 42 ja 44 ulkopintojen välissä oleva magneettikenttä kulkee rengaskäämin 18' tai suljetun kaasusuojuksen 14' muodostaman renkaan poikkileikkauksen lävitse sellaisella tavalla, että kestomagneettikenttä on 20 kohtisuoraan sen sisältämään kenttään nähden. Ilmeisesti magneettipiirin täydentää magneettikenttä, joka on kytketty magneettien 42 ja 44, jotka ovat toisiaan vastapäätä yleisen rengasmuodon keskiaukossa, magneettinapojen väliin.For illustrative reasons, the south pole of the permanent magnet 42 is positioned on the permanent magnet 15 44. Accordingly, the permanent magnet 44 is oriented so that its north pole faces the magnet 42. This predetermined orientation of the magnets 42 and 44 allows the magnetic field between the outer surfaces of the magnets 42 and 44 to pass through the cross section of the ring formed by the ring winding 18 'or the closed gas shield 14' in such a way that the permanent magnet field is 20 perpendicular to it. Apparently, the magnetic circuit is complemented by a magnetic field connected between the magnetic poles of the magnets 42 and 44, which are opposite each other in the central opening of the common annular shape.

Vaikka esillä oleva keksintö on kuvattu sen tiettyjen muotojen ja sovellusmuotojen 25 yhteydessä, on huomattava, että lukuisia muutoksia, muita kuin edellä kuvattuja, voidaan tehdä poikkeamatta esillä olevan keksinnön hengestä tai suojapiiristä. Esimerkiksi erityisesti esitetyt ja kuvatut elementit voidaan korvata vastaavilla, tiettyjä ominaisuuksia voidaan käyttää erillään toisista ominaisuuksista ja tietyissä tapauksissa elementtien määrätyt sijainnit voidaan kääntää tai vaihtaa; ja kaikki tämä voi-30 daan tehdä poikkeamatta esillä olevan keksinnön hengestä ja oheisissa patentti-vaatimuksissa määritellystä suojapiiristä.Although the present invention has been described in connection with certain embodiments and embodiments thereof, it should be noted that numerous changes, other than those described above, may be made without departing from the spirit or scope of the present invention. For example, elements specifically shown and described may be replaced by similar ones, certain features may be used in isolation from other features, and in certain cases, the designated positions of the elements may be inverted or changed; and all this can be done without departing from the spirit of the present invention and the scope defined in the appended claims.

Claims

12 97174

An electrodeless fluorescent discharge lamp having an outer dome cover (22) which transmits visible light and is covered on the inside with a fluorescent coating (20) capable of converting the ultraviolet radiation impinging on it into visible light, an ionizable gas mixture capable of transmitting said ultraviolet electrons, an annular coil (18, 18 ") located in the dome shield (22) for accelerating electrons in the ionizable gas mixture and generating ultraviolet radiation, and an electrostatic shield (26) located in the dome shield (22) and substantially surrounding the annular coil (18, 18"), 10 characterized by a discharge mechanism (12) for producing a closed magnetic field, for producing an induced electric field substantially parallel and parallel to the magnetic field, and for producing a radiating electric field orthogonally with respect to the closed magnetic field, wherein the mag the rivet field and the induced electric field are generated at substantially the same frequency to accelerate and direct electrons to collide with the ionizable gas mixture, the discharge mechanism (12) comprising a closed gas shield (14, 14 ") substantially annular and located within the annular coil (18, 18") , and the sealed gas shield (14, 14 ') containing an ionizable gas mixture.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 1, characterized in that said electrons are accelerated by an induced electric field and that said electrons are guided by a magnetic field to a predetermined helical path.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 1, characterized in that it comprises a permanent magnet (s) (42, 44) for producing a substantially permanent magnetic field which is substantially orthogonal to said closed magnetic field.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 3, characterized in that the permanent magnet (s) comprise a pair of plate-shaped magnets (42, 44) arranged inside the inner diameter of the annular winding (18, 18 ").

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 1, characterized in that the space inside the dome cover (22) and outside the gas cover (14, 14 ') is evacuated. Il 13 97174

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 5, characterized in that the ionizable gas mixture contains metal vapor.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 6, characterized in that the ionizable gas mixture inside the gas shield (14, 14 ') is maintained at a predetermined pressure.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 7, characterized in that the ionizable gas mixture contains at least one noble gas. 10

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 8, characterized in that the metal vapor is mercury vapor.

An electrodeless fluorescent discharge lamp according to claim 1, characterized in that the gas shield (14, 14 ") is made of a composition of matter which transmits ultraviolet radiation.