FI97174C - Elektroditon fluoresoiva purkauslamppu - Google Patents

Description

97174

Elektroditon fluoresoiva purkauslamppu

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.

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.

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.

5

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.

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.

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.

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.

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.

Kuvio 1 on sivukuva, osittain katkaistu, joka kuvaa elektrodittoman valaistusjärjestelmän.

15 Kuvio 2 on poikkileikkaus elektrodittomasta valaistusjärjestelmästä katsottuna kuvion 1 viivaa 2-2 pitkin.

Kuvio 3 on sivukuva elektrodittoman valaistusjärjestelmän sovellusmuodosta, ja se kuvaa kestomagneettiviritysmekanismin.

20

Kuvio 4 on sivukuva elektrodittoman valaistusjärjestelmän sovellusmuodosta katsottuna kuvion 3 viivaa 5-5 pitkin.

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.

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.

5

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.

15

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.

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.

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.

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.

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.

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.

35

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

20

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.

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.

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.

5

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.

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.

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.

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).

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-

II

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.

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.

Kuristin 30 voi olla US-patentin 4 414 492 mukainen kuristinjärjestelmä.

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.

35

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.

Tämän jälkeen ultraviolettisäteily kulkee sähköstaattisen suojaosan 26 lävitse iskey-10 tyäkseen fluoresoivaan materiaaliin tai fosforikerrokseen 20, joka säteilee uudelleen iskeytyvän energian näkyvänä valona.

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.

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.

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.

« ·

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.

n 97174 π Täten valaistusjärjestelmällä 10" on ennalta määritelty magneettikentän voimakkuus, joka käyttää vähemmän rengaskäämin 18" lävitse kulkevaa virtaa kuin käämi 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.

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.

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.

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.

Claims (10)

12 97174

1. Elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, jossa on ulkopuolinen kupusuojus (22), joka läpäisee näkyvän valon ja on sisäpuolelta peitetty fluoresoivalla päällysteellä (20), joka pystyy muuttamaan siihen törmäävän ultraviolettisäteilyn näkyväksi 5 valoksi, ionisoituva kaasuseos, joka pystyy lähettämään mainittua ultraviolettisäteilyä, kun siihen törmää elektroneja, rengasmuotoinen käämi (18, 18"), joka sijaitsee kupusuojuksessa (22) elektronien kiihdyttämiseksi ionisoituvaan kaasuseokseen ja ultraviolettisäteilyn synnyttämiseksi, ja elektrostaattinen suojaelin (26), joka sijaitsee kupusuojuksessa (22) ja olennaisesti ympäröi rengasmuotoisen käämin (18, 18"), 10 tunnettu purkausmekanismista (12) suljetun magneettikentän tuottamiseksi, indusoidun sähkökentän tuottamiseksi 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 suuntaami- 15 seksi törmäämään ionisoituvan kaasuseoksen kanssa, purkausmekanismin (12) käsittäessä suljetun kaasusuojuksen (14, 14"), joka on olennaisesti renkaan muotoinen ja sijaitsee rengasmuotoisen käämin (18, 18") sisällä, ja suljetun kaasusuojuksen (14, 14') sisältäessä ionisoituvan kaasuseoksen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että indusoitu sähkökenttä kiihdyttää mainittuja elektroneja ja että magneettikenttä ohjaa mainittuja elektroneja edeltä käsin määrättyyn ruuvimaiseen rataan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että se sisältää kestomagneetin (magneetteja) (42, 44) olennaisesti kestomagneettikentän tuottamiseksi, joka kenttä on olennaisesti ortogonaalinen mainittuun suljettuun magneettikenttään nähden.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että kestomagneetti (-magneetit) sisältää pari levynmuotoista magneettia (42, 44), jotka on sijoitettu rengasmaisen käämin (18, 18") sisäpuolisen halkaisijan sisäpuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että kupusuojuksen (22) sisäpuolella ja kaasusuojuksen (14, 14') ulkopuolella oleva tila on evakuoitu. Il 13 97174

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että ionisoituva kaasuseos sisältää metallihöyryä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, 5 tunnettu siitä, että kaasusuojuksen (14, 14') sisäpuolella olevaa ionisoituvaa kaasu-seosta pidetään edeltä käsin määrätyssä paineessa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että ionisoituva kaasuseos sisältää ainakin yhden jalokaasun. 10

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, tunnettu siitä, että metallihöyry on elohopeahöyryä.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroditon fluoresoiva purkauslamppu, 15 tunnettu siitä, että kaasusuojus (14, 14") on valmistettu ainekoostumuksesta, joka läpäisee ultraviolettisäteilyn.