HU223240B1 - Kisülőlámpa - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya kisülőlámpa, amely tartalmaz: – legalábbrészben transzparens és gáztöltelékkel megtöltött kisülőedényt (2), –több elektródot (3, 4, 5), amelyek a kisülőedény (2) falán vagyfalában vannak elrendezve, és – a kisülőedényben (2) az eltérőpolaritású elektródok között dielektromosan gátolt kisüléslétrehozására alkalmas, legalább egy elektród (3, 4, 5) és agáztöltelék között elrendezett legalább egy dielektromos gátat, amelytöbb, dBi vastagságú és ?Bi dielektromos állandójú rétegből áll. Atalálmány szerint a kisülőlámpa (1) – villamosan vezetőárnyékolással van ellátva, amely a kisülőedényt (2) legalább részbenkörülveszi, – egy vagy több, dDi vastagságú és ?Di dielektromosállandójú rétegből álló legalább egy dielektrikummal van ellátva,amely legalább egy dielektrikum az árnyékolást legalább egyelektródtól (3, 4, 5) galvanikusan szétválasztó dielektrikum, ahol –az alábbi összefüggés teljesül: ŕ

Description

A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 223 240 Bl

A találmány tárgya kisülőlámpa, amely tartalmaz:

- legalább részben transzparens és gáztöltelékkel megtöltött kisülőedényt,

- több elektródot, amelyek a kisülőedény falán vagy falában vannak elrendezve, és

- a kisülőedényben az eltérő polaritású elektródok között dielektromosan gátolt kisülés létrehozására alkalmas, legalább egy elektród és a gáztöltelék között elrendezett legalább egy dielektromos gátat, amely több, d_Bi vastagságú és e_Bi dielektromos állandójú rétegből áll.

Ezen kisülőlámpa gáztölteléket bezáró kisülőedényt tartalmaz, ahol a kisülőedénynek legalább részei kívánt spektrumtartományba eső sugárzás, különösen fény, azaz látható elektromágneses sugárzás vagy ultraibolya (UV), valamint vákuum-ultraibolya (VUV) sugárzás számára transzparensek. Bizonyos számú elektród alkalmas villamos táplálás esetén a gáztöltelékben kisülést hoz létre. A kisülés vagy közvetlenül a kívánt sugárzást szolgáltatja, vagy a kisülés révén emittált sugárzást lumineszkáló anyag segítségével a kívánt sugárzássá alakítja át.

A találmány különösen olyan kisülőlámpára vonatkozik, amely dielektromosan gátolt kisülés segítségével történő üzemelésre alkalmas. Erre a célra vagy az egyik polaritású elektródok, vagy az összes elektród, azaz mindkét polaritású elektródok dielektromos réteg révén a gáztölteléktől, illetve üzem során a kisüléstől szét vannak választva (egyoldalúan, illetve kétoldalúan dielektromosan gátolt kisülés, lásd például WO 94/23442, illetve EP 0 363 832). Ezen dielektromos réteget szokásosan „dielektromos gátnak”, és az ilyen módon előállított kisüléseket „gátolt kisüléseknek” is nevezik.

Ezenkívül megemlítendő, hogy nem feltétlenül szükséges, hogy a dielektromos gát speciálisan erre a célra az elektródra felvitt rétegként legyen kiképezve, hanem ezt a gátat a kisülőedénynek egy fala is képezheti, amennyiben az elektródok az ilyen fal külső oldalán vagy ezen falon belül vannak elrendezve.

A találmány révén megoldandó feladat, hogy a bevezetőben megadott tárgykörbe eső kisülőlámpát hozzunk létre, amely csökkentett elektromágneses zavarsugárzással (EMI) jellemezhető.

A feladat megoldására olyan kisülőlámpát hoztunk létre, amely tartalmaz:

- legalább részben transzparens és gáztöltelékkel megtöltött kisülőedényt,

- több elektródot, amelyek a kisülőedény falán vagy falában vannak elrendezve, és

- a kisülőedényben az eltérő polaritású elektródok között dielektromosan gátolt kisülés létrehozására alkalmas, legalább egy elektród és a gáztöltelék között elrendezett legalább egy dielektromos gátat, amely több, d_Bi vastagságú és e_Bi dielektromos állandójú rétegből áll, ahol a találmány szerint a kisülőlámpa

- villamosán vezető árnyékolással van ellátva, amely a kisülőedényt legalább részben körülveszi,

- egy vagy több, d_Di vastagságú és e_Di dielektromos állandójú rétegből álló legalább egy dielektrikummal van ellátva, amely legalább egy dielektrikum az árnyékolást legalább egy elektródtól galvanikusan szétválasztó dielektrikum, ahol

- az alábbi összefüggés teljesül:

V —>1 5-Y — i ~ ’ ^{1 £}bí

A találmány szerint tehát a kisülőlámpa villamosán vezető árnyékolással van ellátva, amely a kisülőedényt legalább részben körülveszi. Ezenkívül az árnyékolás dielektrikum révén legalább egy elektródtól, az elektromos potenciálviszonyoktól függően, adott esetben az összes elektródtól galvanikusan külön van választva. Annak megakadályozása érdekében, hogy az üzemelés során a lámpaelektródokhoz vezetett elektromos teljesítmény a villamosán vezető árnyékolással kapacitív módon csatolásba kerüljön, a dielektrikum d_D vastagsága és ε_ο dielektromos állandója, valamint az elektródokat a gáztölteléktől szétválasztó gát d_B vastagsága és ε_Β dielektromos állandója célzottan egymáshoz úgy vannak igazítva, hogy az alábbi összefüggés teljesül:

— >F·— és F>1,5, előnyösen F>2,0, különösen elő^£d ^gb nyösen F>2,5.

Az alsó határérték alatt, azaz amikor az F tényező hozzávetőleg 1,5-del egyenlő, a villamos teljesítmény elfogadhatatlan mértékben az árnyékolással kerül csatolásba. Ekkor már nincs biztosítva az összes üzemi feltétel alatt a lámpa kisülőedényén belül létrehozott dielektromosan gátolt kisülés megbízható lefolyása.

Alapvetően az árnyékolásnak a dielektromosan gátolt kisüléstől való kapacitív szétcsatolása növekvő F tényezővel szintén növekszik. így önmagában viszonylag nagy F tényezők elérése kívánatos. Abban az esetben, ha a dielektrikum és a gát dielektromos állandói hozzávetőleg azonosak, a nagy F tényezők azt jelentik, hogy a dielektrikum és a gát vastagságainak viszonya is nagy. Ebben az esetben a dielektrikum vastagságának megfelelően nagyobbnak kell lennie, mint a gát vastagsága. Viszont a dielektrikum vastagsága költségokokból és szerkezeti okokból korlátozva van. Ebből következően csak az a megoldás, hogy a gát vastagságát csökkentjük, ami viszont a gát pontos kialakításával szemben szigorú követelményeket támaszt, hogy a dielektromosan gátolt kisülés egyenletességét hátrányosan ne befolyásolja. Konkrét esetben itt adott esetben alkalmas kompromisszumos megoldást kell találni.

Amennyiben a gát ε_Β dielektromos állandója nagyobb vagy akár lényegesen nagyobb, mint a dielektrikum ε_ο dielektromos állandója, úgy megfelelően nagy F tényezők valósíthatók meg. A fentiekben említett feltételeknek megfelelően számos konkrét kiviteli alak hozható létre.

Egy különösen előnyös kiviteli alak esetén az árnyékolást az elektródoktól szétválasztó dielektrikumot a kisülőedény fala képezi. Ennek érdekében legalább azon elektródok, amelyeknek villamos potenciálja az árnyékolásétól eltérő, a kisülőedény belső falán vannak elrendezve. Ezen intézkedésnek többek közt az az előnye, hogy a fentiekben megadott összefüggés megfelelően teljesíthe2

HU 223 240 Bl tő, amíg az ε_Β dielektromos állandó az ε_ο dielektromos állandóhoz képest nem túl kicsire van megválasztva, mivel a kisülőedény fala mechanikus okokból rendszerint vastagabb, mint az elektródok gátja.

Másfelől az árnyékolás és az elektródok közötti dielektrikum két vagy több rétegből lehet felépítve, amelyek eltérő dielektromos állandóval rendelkeznek. Ez bizonyos körülmények között különösen az elektródok tartományában lehet célszerű, hogy viszonylag vékony falú kisülőedénynél is a fentiekben említett feltételnek biztonságosan eleget tudjunk tenni. Elvileg a gát is több, eltérő dielektromos állandójú rétegből építhető fel.

Több réteg alkalmazása esetén viszont figyelembe kell venni, hogy a fentiekben megadott összefüggésben a két hányadost az alábbi összegekkel kell helyettesíteni:

V -^L, illetve V —, ahol d_Di, e_Di, d_Bi, ε_Βί a mindenkori i ^eDi i ^CBi i réteg vastagságait, illetve dielektromos állandóját jelöli. Az i index egyrétegű rendszer esetén 1-gyel egyenlő, kétrétegű rendszer esetén az 1 és a 2 értéket, míg n rétegű rendszer esetén az 1,2.. .n értékeket veszi fel.

Egy további kiviteli alak úgy van kiképezve, hogy legalább azon elektródok, amelyeknek potenciálja az árnyékolásétól eltér, a kisülőedény falán belül vannak elrendezve. Ebben az esetben az elektródok elrendezése úgy van megvalósítva, hogy az edényfalnak a kisülőedény belseje felé mutató rétege vékonyabb, mint az árnyékolás felé mutató rétege.

Az árnyékolás például nyílással ellátott fémes köpenyként van kiképezve. A nyílás a lámpa effektív kisugárzási felületét határozza meg.

Egy különösen előnyös kiviteli alak esetén járulékosan a köpenynek legalább egy része hűtőbordákká van kialakítva. Ezáltal a köpeny kettős funkciót lát el, éspedig egyrészt árnyékolás! funkciót, másrészt pedig a kisülés és/vagy adott esetben a lámpa üzemeléséhez alkalmazott elektronika által előállított veszteséghő elvezetésére szolgál. Mivel a lámpa előnyösen különösen szoros érintkezésben van a köpennyel, ezenkívül a lámpa és a köpeny közötti érintkezési vonal mentén különösen egyenletes hőmérséklet-eloszlás van biztosítva.

Az ámyékolóhatás azzal is javítható, ha a kisülőedény külső falának legalább a köpeny nyílása felé mutató része villamosán vezetőképes transzparens réteggel, például indium-ón-oxidból (ITO) való réteggel van lefedve. Ezenkívül a köpeny és a transzparens réteg egymással villamos érintkezésben van.

A köpeny ezenkívül teljes mértékben a villamos vezetőképes transzparens réteg által lehet megvalósítva. Ennél a kiviteli alaknál viszont a köpeny hűtőhatása nem valósul meg.

Az árnyékolás lebegő villamos potenciálon lehet, előnyösen viszont testre, például földre, kötött potenciálra van kapcsolva, hogy az árnyékolás esetleges elektromágneses kisugárzását megakadályozzuk.

A találmányt az alábbiakban egy előnyös kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán árnyékolással ellátott, rúd alakú kisülőlámpa vázlatosan látható.

Az ábrán látható 1 kisülőlámpa apertúrafénycsőként van kiképezve OA-alkalmazásokhoz (Office Automation, irodaautomatizálás). Az 1 kisülőlámpa lényegében kör keresztmetszetű cső alakú 2 kisülőedényből, amelyet árnyékolás vesz körül, valamint három csík alakú 3, 4, 5 elektródból áll, amelyek a 2 kisülőedény belső falára a cső hossztengelyével párhuzamosan vannak felhordva. A belső falon elrendezett 3, 4, 5 elektródok mindegyike dielektromos 6, 7, 8 réteggel van lefedve. Ezenkívül a 2 kisülőedény belső fala négyszög alakú 9 nyílás kivételével Al₂O₃-ból és TiO₂-ból álló reflexiós 10 kettős réteggel van ellátva. A reflexiós 10 kettős rétegre, valamint az edény belső falára a 9 nyílás tartományában 11 lumineszkáló anyagréteg van felhordva. A reflexiós 10 kettős réteg all lumineszkáló anyagréteg által előállított fényt reflektálja. Ily módon a 9 nyílás fénysűrűségét növeljük.

A cső alakú 2 kisülőedény külső átmérője hozzávetőleg 9 mm. A 2 kisülőedényen belül 160 Torr töltőnyomással xenon található.

A 3, 4, 5 elektródok a 2 kisülőedény első végén keresztül gázzáróan kifelé vannak vezetve, és ott mindenkor külső árambevezetőként (nincs ábrázolva) folytatódnak. A 2 kisülőedény másik végén az edényből alakított boltozattal (nincs ábrázolva) szintén gázzáróan van lezárva.

A három 3,4, 5 elektród közül egy első 3 elektród a tápfeszültségnek egy első polaritásához, míg a két másik 4, 5 elektród a második polaritáshoz van társítva.

Az első 3 elektród a 9 nyíláshoz képest diametrálisan, míg a két másik 4,5 elektród a 9 nyílás két hosszoldala közvetlen közelében van elrendezve. A 9 nyílás szélessége hozzávetőleg 6,5 mm, hossza pedig hozzávetőleg 255 mm.

A gát hozzávetőleg 8-cal egyenlő dielektromos állandójú és hozzávetőleg 250 pm vastagságú üvegforraszból áll. Ebből következik, hogy a gátvastagságnak a dielektromos állandóhoz való viszonya hozzávetőleg 0,031 mm-rel egyenlő.

A 2 kisülőedény alkáliszegény nátronmészüvegből (Schott #8350) áll, amelynek dielektromos állandója hozzávetőleg 7-tel egyenlő, míg a 2 kisülőedény falvastagsága hozzávetőleg 0,6 mm. Ebből adódik, hogy a falvastagságnak a dielektromos állandóhoz való viszonya hozzávetőleg 0,086 mm. Ezen viszony, illetve hányados hozzávetőleg 2,77-szorosa a gátra vonatkozó megfelelő hányadosnak. Ebből következik, hogy a leírás fenti részében ismertetett összefüggés teljesül.

Az 1 kisülőlámpa árnyékolása masszív, lényegében egyenes hasáb alakú fémes 12 köpenyből és transzparens 13 rétegből áll. A 12 köpeny a lámpa 9 nyílásának megfelelő nyílással van ellátva úgy, hogy kívülről csupán a lámpa 9 nyílása látható. A transzparens 13 réteg indium-ón-oxidból (ITO) áll, és a 2 kisülőedény külső falát csak a 9 nyílás tartományában fedi le. A transzparens 13 réteg a 12 köpennyel annak nyílása mentén villamos érintkezésben áll, és így a 12 köpenynek a zavarsugárzással szembeni (EMI) ámyékolóhatását fokozza. A 12 kö3

HU 223 240 Bl peny a nyílással szemben lévő oldalán több 14 hűtőbordával van ellátva. A 2 kisülőedény és a 12 köpeny közötti hőátadás javítására 15 hővezető paszta szolgál.

A 11 lumineszkáló anyagréteg háromsávos lumineszkáló anyagot tartalmaz, amely BaMgAl₁₀O₁₇:Eu kék komponens, LaPO₄:Ce, Tb zöld komponens és (Y, Gd)BO₃: Eu piros komponens keverékéből áll.

Az ebből adódó színkoordináták x=0,395 és y=O,383, azaz a kisülés által létrehozott ultraibolya sugárzás fehér fénnyé alakul át.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kisülőlámpa, amely tartalmaz:

   - legalább részben transzparens és gáztöltelékkel megtöltött kisülőedényt (2),

   - több elektródot (3, 4, 5), amelyek a kisülőedény (2) falán vagy falában vannak elrendezve, és

   - a kisülőedényben (2) az eltérő polaritású elektródok között dielektromosan gátolt kisülés létrehozására alkalmas, legalább egy elektród (3,4, 5) és a gáztöltelék között elrendezett legalább egy dielektromos gátat, amely több, d_Bi vastagságú és e_Bi dielektromos állandójú rétegből áll, azzal jellemezve, hogy

   - villamosán vezető árnyékolással van ellátva, amely a kisülőedényt (2) legalább részben körülveszi,

   - egy vagy több, ^Di vastagságú és ε_κ dielektromos állandójú rétegből álló legalább egy dielektrikummal van ellátva, amely legalább egy dielektrikum az árnyékolást legalább egy elektródtól (3, 4, 5) galvanikusan szétválasztó dielektrikum, ahol

   - az alábbi összefüggés teljesül:

   i ^εκ i ^eBi
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy az árnyékolás testre vagy földre kötött potenciálra van kapcsolva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy az árnyékolás transzparens réteggel (13) van ellátva, amely a kisülőedény (2) külső falának legalább egy részén van elrendezve.
4. 4. A 3. igénypont szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy a transzparens réteg (13) indium-ón-oxidból (ITO) áll.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy az elektródok (3, 4, 5) a kisülőedény (2) belső falán vannak elrendezve, ahol az árnyékolást az elektródoktól (3, 4, 5) különválasztó dielektrikum a kisülőedény (2) fala által van kiképezve.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy az árnyékolás legalább egy része hűtőbordákat (14) képezve van kialakítva.