NL8401057A

NL8401057A - HIGH-FREQUENT GAS DISCHARGE LAMP SYSTEM.

Info

Publication number: NL8401057A
Application number: NL8401057A
Authority: NL
Original assignee: Tungsram Reszvenytarsasag
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1984-11-01
Also published as: HU186682B; GB2138629A; DE3412686A1; GB8408948D0; GB2138629B; JPS59205147A

Description

* NL 32.038-dV/lb , ^* NL 32.038-dV / lb, ^

Hoogfrequent gasontladingslampsysteem.High frequency gas discharge lamp system.

De uitvinding heeft betrekking op een hoogfrequent gasontladingslampsysteem, voorzien van een buitenste ballon, een gasontladingsbuis met een eerste en een tweede elektrode, een hoogfrequent voorschakelapparaat voor het opwekken van 5 een hoogfrequentstroom voor het voeden van de gasontladingsbuis, welk apparaat door een eerste en een tweede geleider is aangesloten op de eerste en tweede elektrode, en een aan-sluitorgaan voor het voeden van het hoogfrequente voorschakelapparaat uit een externe voedingsbron.The invention relates to a high-frequency gas-discharge lamp system, comprising an outer balloon, a gas-discharge tube with a first and a second electrode, a high-frequency ballast for generating a high-frequency current for feeding the gas-discharge tube, which apparatus by a first and a second conductor is connected to the first and second electrodes, and a connecting means for supplying the high-frequency ballast from an external power source.

10 Het hoogfrequente voorschakelapparaat kan in het hals- gedeelte van de lamp of op een grotere afstand hiervan zijn aangebracht. Het hoogfrequente gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding is bestemd voor toepassingen, waarbij het toelaatbare niveau hoogfrequente straling laag of prak-15 tisch gelijk aan nul is.The high-frequency ballast may be located in the neck portion of the lamp or at a greater distance from it. The high-frequency gas discharge lamp system according to the invention is intended for applications in which the permissible level of high-frequency radiation is low or practically equal to zero.

Door gebruik te maken van een hoogfrequent elektronisch voorschakelapparaat is het mogelijk om het lichtrende-ment van gasontladingsbuizen te verhogen en de kosten en afmetingen van het voorschakelapparaat te verlagen. De gasont-20 ladingslampen kunnen werken binnen een groot frequentie-bereik, doch voor het beperken van de akoestische en hoogfrequente storingen voor de omgeving liggen de gebruikelijke waarden voor de werkfrequentie in het gebied van 10 tot 100 kHz.By using a high-frequency electronic ballast, it is possible to increase the light efficiency of gas discharge tubes and reduce the cost and size of the ballast. The gas discharge lamps can operate over a wide frequency range, but to limit the acoustic and high frequency disturbances to the environment, the usual operating frequency values are in the range of 10 to 100 kHz.

25 De elektrische schakeling van een gasontladingsbuis en het hierop aangesloten voorschakelapparaat wekt tijdens bedrijf een magnetisch veld op met wisselende intensiteit, dat een sterke hoogfrequentestoring op de werkfrequentie en op de harmonischen kan veroorzaken. Het niveau van de hoog-30 frequente straling, die door het voorschakelapparaat wordt opgewekt, kan worden geminimaliseerd door gebruik te maken van een elektromagnetische afscherming, bijvoorbeeld een geaard metalen huis. Het afschermen van de gasontladingsbuis en de op de elektroden hiervan aangesloten voedingsge-35 leiders is nagenoeg onmogelijk vanwege de hoge lichtverliezen, die door een dergelijke afscherming worden veroorzaakt. Indien de gasontladingsbuis binnenshuis moet worden gebruikt, bijvoorbeeld in flats, is het van groot belang een zodanige 8401057 ' +'· '* - 2 - constructie te hebben, dat de opgewekte hoogfrequente straling voor de omgeving zeer laag is, bijvoorbeeld op een afstand van 1 tot 2 m dient het ruisniveau nagenoeg nul te zijn.The electrical circuit of a gas discharge tube and the ballast connected to it generates a magnetic field of varying intensity during operation, which can cause a strong radio frequency disturbance on the operating frequency and on the harmonics. The level of the high-frequency radiation generated by the ballast can be minimized by using an electromagnetic shield, for example, a grounded metal housing. Shielding the gas discharge tube and the supply conductors connected to its electrodes is virtually impossible because of the high light losses caused by such shielding. If the gas discharge tube is to be used indoors, for example in flats, it is very important to have an 8401057 '+' · '* - 2 construction such that the high-frequency radiation generated for the environment is very low, for example at a distance of 1 to 2 m, the noise level should be close to zero.

5 Bij lampsystemen met een gasontladingsbuis zonder elek troden, die worden gevoed met een hoogfrequente stroom van enkele honderden kHz tot enkele MHz bestaan oplossingen voor het verkleinen van de hoogfrequente storing. Volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.187.445 worden bijvoorbeeld 10 enkele toroïde-vormige spoelen aangebracht in het veld van de gasontlading op zodanige wijze, dat het magnetische di-poolmoment praktisch nul is.5 Lamp systems with a gas discharge tube without electrodes, which are supplied with a high-frequency current of a few hundred kHz to a few MHz, have solutions for reducing the high-frequency interference. For example, according to U.S. Patent 4,187,445, some single toroidal coils are applied in the gas discharge field in such a manner that the magnetic dipole moment is practically zero.

Een andere oplossing is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.187.447, waarbij een geleidende lus is aan-15 gebracht rond de lampballon, teneinde een magnetisch veld op te wekken, dat tegengesteld werkzaam is aan dat van de lamp.Another solution is described in U.S. Pat. No. 4,187,447, wherein a conductive loop is placed around the lamp bulb to generate a magnetic field which is opposite to that of the lamp.

Bij lampsystemen met gasontladingsbuizen voorzien van elektroden bestaat geen oplossing voor het beperken van het niveau van de hoogfrequente ruis behalve het afschermen 20 van het hoogfrequente voorschakelapparaat.In lamp systems with gas discharge tubes provided with electrodes, there is no solution for limiting the level of the high-frequency noise other than shielding the high-frequency ballast.

De uitvinding beoogt een hoogfrequent gasontladings-lampsysteem van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de door de hoogfrequente stroom veroorzaakte storingen worden gereduceerd of geheel vermeden.The object of the invention is to provide a high-frequency gas discharge lamp system of the type mentioned in the preamble, in which the disturbances caused by the high-frequency current are reduced or completely avoided.

25 Hiertoe heeft het hoogfrequente gasontladingslamp- systeem volgens de uitvinding het kenmerk, dat tenminste twee stroomvoorzieningslussen zijn gevormd uit de tussen het voorschakelapparaat en de gasontladingsbuis verlopende geleiders, welke lussen zodanig zijn uitgevoerd dat het 30 resulterende magnetische moment minimaal is.For this purpose, the high-frequency gas discharge lamp system according to the invention is characterized in that at least two current supply loops are formed from the conductors running between the ballast and the gas discharge tube, which loops are designed such that the resulting magnetic moment is minimal.

Bij het gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding zijn derhalve tenminste twee lussen gevormd, die zijn opgebouwd uit de geleiders, de gasontladingsbuis of desgewenst een hulpgeleider, waarvan de geometrische opstelling 35 zodanig is dat magnetische velden worden opgewekt met tegengesteld werkzame dipoolmomenten, waardoor het resulterende magnetische moment zeer laag of zelfs nul wordt.In the gas discharge lamp system according to the invention, therefore, at least two loops are formed, which are built up from the conductors, the gas discharge tube or, if desired, an auxiliary conductor, the geometric arrangement of which is such that magnetic fields are generated with opposing dipole moments, so that the resulting magnetic moment is very low or even zero.

Het hoogfrequente voorschakelapparaat is bij voorkeur binnen een elektromagnetische afscherming ondergebracht.The high-frequency ballast is preferably housed within an electromagnetic shield.

40 De geleiders en de gasontladingsbuis zijn in een lus binnen 8401057 * i - 3 - de ballon geplaatst en wekken tegengestelde magnetische krachten op. Een van de lussen omvat tenminste de twee geleiders. Het is mogelijk om hierbij gebruik te maken van een gedeelte of de gehele gasontladingslamp. Een tweede lus 5 kan worden verkregen met behulp van een hulpgeleider, die is verbonden met het hoogfrequente voorschakelapparaat. De lussen zijn zodanig opgesteld dat het resulterende magnetische dipoolmoment minimaal is. Hiertoe zijn bij voorkeur twee lussen aanwezig.40 The conductors and the gas discharge tube are looped within 8401057 * i - 3 - the balloon and generate opposite magnetic forces. One of the loops includes at least the two conductors. It is possible to use part or all of the gas discharge lamp. A second loop 5 can be obtained with the aid of an auxiliary conductor, which is connected to the high-frequency ballast. The loops are arranged so that the resulting magnetic dipole moment is minimal. Two loops are preferably provided for this purpose.

10 De term "lus" in de onderhavige beschrijving betreft een zodanige uitvoering van de schakeling, dat de vlakke projectie van de stroombaan een lus vormt.The term "loop" in the present description refers to an arrangement of the circuit such that the planar projection of the current path forms a loop.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van het gasontladingslampsysteem zijn de genoemde lussen symmetrisch 15 opgesteld. Het is van voordeel een uitvoering toe te passen met een centrale symmetrie, waarvan de as parallel aan of loodrecht op de gasontladingsbuis verloopt.According to an advantageous embodiment of the gas discharge lamp system, the said loops are arranged symmetrically. It is advantageous to use an embodiment with a central symmetry, the axis of which runs parallel to or perpendicular to the gas discharge tube.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is ëën van de geleiders in twee takken verdeeld, waartussen 20 de gasontladingsbuis is opgenomen. De verdeelde takken hebben een gemeenschappelijke aansluiting, die met de gasontladingsbuis is verbonden en het is van voordeel het andere uiteinde te verbinden met een gemeenschappelijk punt, terwijl het gemeenschappelijke punt op het hoogfrequente 25 voorschakelapparaat is aangesloten.According to an embodiment of the invention, one of the conductors is divided into two branches, between which the gas discharge tube is received. The divided branches have a common connection, which is connected to the gas discharge tube, and it is advantageous to connect the other end to a common point, while the common point is connected to the high-frequency ballast.

Zoals gebruikelijk ligt de frequentie van de hoogfrequente stroom voor de gasontladingsbuis in het gebied van 10 tot 100 kHz.As usual, the frequency of the high-frequency current for the gas discharge tube is in the range of 10 to 100 kHz.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 30 hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van het hoogfrequente gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding, waarbij de gasontladingsbuis en de geleiders 35 geometrisch zodanig zijn opgesteld, dat in projektie een centraal symmetrisch figuur wordt verkregen.Fig. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the high-frequency gas discharge lamp system according to the invention, wherein the gas discharge tube and conductors 35 are arranged geometrically such that a centrally symmetrical figure is obtained in projection.

Fig. 2 is een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van het hoogfrequente gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding, waarbij de gasontladingsbuis en de 40 geleiders geometrisch symmetrisch ten opzichte van een as 8401057 - 4 - φ. ^ liggen.Fig. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the high frequency gas discharge lamp system of the invention, wherein the gas discharge tube and the 40 conductors are geometrically symmetrical with respect to an axis 8401057-4 - φ. ^ lie.

Fig. 3 is een uitvoeringsvorm van het hoogfrequente gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding, waarbij de gasontladingsbuis en de geleiders geometrisch symmetrisch 5 ten opzichte van een as liggen en één van de geleiders in twee takken is verdeeld, die de gasontladingsbuis omgeven.Fig. 3 is an embodiment of the high-frequency gas discharge lamp system according to the invention, wherein the gas discharge tube and the conductors are geometrically symmetrical with respect to an axis and one of the conductors is divided into two branches surrounding the gas discharge tube.

Fig. 4 is een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van het hoogfrequente gasontladingslampsysteem volgens de uitvinding, waarbij een tweede lus is gevormd met behulp van 10 een hulpgeleider.Fig. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of the high-frequency gas discharge lamp system of the invention, wherein a second loop is formed with the aid of an auxiliary guide.

In de fig. 1-3 is een lampsysteem weergegeven met twee lusvormige geometrische uitvoeringen, waarbij de stroombanen symmetrisch ten opzichte van elkaar liggen en waarvan een deel van of de gehele gasontladingsbuis deel uitmaakt.Figures 1-3 show a lamp system with two loop-shaped geometric designs, the current paths of which are symmetrical with respect to each other and of which part or all of the gas discharge tube forms part.

15 Opgemerkt wordt, dat lampsystemen met een groter aantal lusvormige geometrische uitvoeringen mogelijk is en op basis van het uitvindingsprincipe kunnen zijn uitgevoerd. Essentieel is slechts, dat de uitvoering van de lussen een minimaal resulterend magnetisch dipoolmoment oplevert.It is noted that lamp systems with a larger number of loop-shaped geometric designs are possible and can be designed on the basis of the inventive principle. The essential thing is that the design of the loops produces a minimally resulting magnetic dipole moment.

20 In de fig. 1-3 is een hoogfrequent gasontladingslamp systeem 1 weergegeven met een hoogfrequent voorschakelappa-raat 3, dat desgewenst voor het onderdrukken van de ruis is omgeven door een elektromagnetische afscherming 4. Het lampsysteem 1 is voorts voorzien van een buitenste ballon 5 en 25 een hierin aangebrachte gasontladingsbuis 2. De gasontladingsbuis 2 is voorzien van elektroden, die door middel van een eerste geleider 7 en een tweede geleider 6 zijn verbonden met het hoogfrequente voorschakelapparaat 3.1-3 a high-frequency gas discharge lamp system 1 is shown with a high-frequency ballast 3, which is optionally surrounded by an electromagnetic shielding for suppressing the noise 4. The lamp system 1 is further provided with an outer balloon 5 and a gas discharge tube 2 arranged therein. The gas discharge tube 2 is provided with electrodes which are connected by means of a first conductor 7 and a second conductor 6 to the high-frequency ballast 3.

Het hoogfrequente voorschakelapparaat 3 kan op beken-30 de wijze zijn uitgevoerd.The high-frequency ballast 3 can be designed in a known manner.

Bij het lampsysteem volgens fig. 1 zijn twee lussen centraal symmetrisch opgesteld, waarbij beide lussen een deel van de eerste en tweede geleider 7, 6 omvatten en ëën van de lussen tevens de gasontladingsbuis 2 omvat. De sym-35 metrische uitvoering betekent, dat het kruispunt van de geleiders 6 en 7 een punt van de symmetrie-as is. Het oppervlak van de lussen, die door de stroombanen worden bepaald, en de richting van de stroom zijn zodanig gekozen, dat het resulterende magnetische dipoolmoment van de lussen mini-40 maal is, d.w.z. de magnetische velden van de lussen dienen 8401057 - 5 - > % een onderlinge verzwakking van de resulterende magnetische krachten te waarborgen. Indien de uitgangen van het hoogfrequente voorschakelapparaat 3 in de richting van de gasontladingsbuis 2 niet te ver van elkaar af liggen en een 5 cilindrisch gevormde gasontladingsbuis 2 wordt gebruikt, luidt de voorwaarde voor het verkleinen van het resulterende magnetische dipoolmoment tot nul als volgt: wanneer de omtrek van een vlakke projektie van de geleiders 6 en 7 en de middellijn van de gasontladingsbuis 2 in één richting 10 continu worden gevolgd, moeten de omgeven oppervlakken worden opgeteld, rekening houdende met het teken van de richting van de stroom, waarbij het totale oppervlak op nul moet uitkomen.In the lamp system according to Fig. 1, two loops are arranged centrally symmetrically, wherein both loops comprise part of the first and second conductor 7, 6 and one of the loops also comprises the gas discharge tube 2. The symmetrical design means that the intersection of conductors 6 and 7 is a point of the axis of symmetry. The area of the loops defined by the current paths and the direction of the current are chosen such that the resulting magnetic dipole moment of the loops is mini-40 times, ie the magnetic fields of the loops serve 8401057 - 5 -> % to ensure mutual weakening of the resulting magnetic forces. If the outputs of the high-frequency ballast 3 in the direction of the gas discharge tube 2 are not too far apart and a cylindrical shaped gas discharge tube 2 is used, the condition for reducing the resulting magnetic dipole moment to zero is as follows: circumference of a planar projection of the conductors 6 and 7 and the center line of the gas discharge tube 2 in one direction 10 are continuously followed, the surrounding surfaces must be added taking into account the sign of the direction of the current, the total surface area being zero should come out.

In fig. 2 is een uitvoeringsvorm weergegeven, waarbij 15 twee lussen symmetrisch zijn opgesteld ten opzichte van een as, die in de middellijn van de gasontladingsbuis 2 en in het vlak van de lussen ligt. De geleiders 6 en 7 liggen op de symmetrie-as, terwijl vanaf een gemeenschappelijke aansluiting de eerste geleider 7 is verdeeld in twee takken 20 7a en 7b. De twee, op deze wijze verkregen lussen worden gesloten door het hoogfrequente voorschakelapparaat 3, terwijl de stroomrichtingen onderling tegengesteld zijn. De vecto-riële som van de magnetische dipoolmomenten van dergelijke lussen levert nul of althans nagenoeg nul op. Dit houdt 25 in dat er een wisselwerking is tussen de beide stroomlussen in het lampsysteem, welke wisselwerking een onderlinge verzwakking van de op de omgeving uitgeoefende magnetische krachten waarborgt.Fig. 2 shows an embodiment in which two loops are arranged symmetrically with respect to an axis lying in the center line of the gas discharge tube 2 and in the plane of the loops. The conductors 6 and 7 lie on the axis of symmetry, while from a common connection the first conductor 7 is divided into two branches 20a and 7b. The two loops obtained in this way are closed by the high-frequency ballast 3, while the current directions are mutually opposite. The vector sum of the magnetic dipole moments of such loops yields zero or at least substantially zero. This means that there is an interaction between the two current loops in the lamp system, which interaction ensures a mutual weakening of the magnetic forces exerted on the environment.

De takken 7a en 7b kunnen op een tweede gemeenschap-30 pelijk punt worden aangesloten, voordat zij op het voorschakelapparaat 3 worden aangesloten, zoals blijkt uit fig. 3.The branches 7a and 7b can be connected to a second common point before they are connected to the ballast 3, as can be seen from Fig. 3.

In dit geval blijft een gedeelte van de geleider 7 zonder compensatie, zodat het resulterende magnetische dipoolmoment de waarde nul niet kan bereiken. Het resulterende moment 35 is echter laag en levert een aanvaardbaar ruisniveau voor de omgeving op.In this case, part of the conductor 7 remains without compensation, so that the resulting magnetic dipole moment cannot reach zero. However, the resulting moment 35 is low and provides an acceptable noise level for the environment.

Het is ook mogelijk een hulpgeleider 8 toe te passen, zoals in fig. 4 is weergegeven. Dit vormt eveneens een oplossing om het magnetische dipoolmoment van de lus , bestaan-40 de uit de eerste en tweede geleider 6, 7 en de gasontladings- 8401057 ' 4 * - 6 - buis 2 te neutraliseren met behulp van een tweede lus, bestaande uit de hulpgeleider 8. Aangezien de hulpgeleider ook is aangesloten op het hoogfrequente voorschakelapparaat 3, wordt de hulpgeleider 8 ook gevoed met een hoogfrequent 5 stroom, en kan de hulpgeleider een magnetisch veld opwekken, dat in tegengestelde richting aan het door de bovengenoemde lus opgewekte magnetische veld. De eerste stroomlus bestaat in dit geval derhalve uit de eerste en tweede geleider 6, 7 en de gasontladingsbuis, terwijl de tweede lus de hulpgeleider 10 8 omvat. Hierdoor kan weer een onderlinge verzwakking van de opgewekte magnetische velden worden gerealiseerd.It is also possible to use an auxiliary guide 8, as shown in Fig. 4. This also provides a solution to neutralize the magnetic dipole moment of the loop, consisting of the first and second conductors 6, 7 and the gas discharge 8401057 '4 * - 6 - tube 2 using a second loop, consisting of the auxiliary conductor 8. Since the auxiliary conductor is also connected to the high-frequency ballast 3, the auxiliary conductor 8 is also supplied with a high-frequency current, and the auxiliary conductor can generate a magnetic field which is opposite to the magnetic field generated by the above loop . The first current loop in this case therefore consists of the first and second conductor 6, 7 and the gas discharge tube, while the second loop comprises the auxiliary conductor 10. As a result, a mutual weakening of the generated magnetic fields can again be realized.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen 15 worden gevarieerd.The invention is not limited to the above-described embodiments, which can be varied in a number of ways within the scope of the invention.

Het is bijvoorbeeld mogelijk om het lampsysteem van een groter aantal lussen te voorzien.For example, it is possible to provide the lamp system with a larger number of loops.

Het belangrijkste voordeel van het beschreven gasontladingslampsysteem bestaat hierin, dat met 20 behulp van een relatief eenvoudige constructie de sterkte van de hoogfrequente ruis, die tijdens bedrijf wordt opgewekt door via elektroden gevoede gasontladingsbuizen, wordt geelimineerd of althans in sterke mate wordt verlaagd.The main advantage of the described gas discharge lamp system consists in that, with the aid of a relatively simple construction, the strength of the high-frequency noise generated during operation by gas discharge tubes fed via electrodes is eliminated or at least greatly reduced.

84010578401057

Claims

1. High-frequency gas discharge lamp system, comprising an outer balloon, a gas discharge tube with a first and a second electrode, a high-frequency ballast for generating a high-frequency current for feeding the gas discharge tube, which device is through a first and second conductor connected to the first and second electrodes, and a connecting member for supplying the high-frequency ballast from an external power source, characterized in that at least two power supply loops are formed from the conductors running between the ballast and the gas discharge tube, which loops are so designed that the resulting magnetic moment is minimal.

Lamp system according to claim 1, characterized in that the high-frequency ballast (3) is arranged within an electromagnetic shield (4).

Lamp system according to claim 1 or 2, characterized in that the loops are designed in such a way that the respective current paths are symmetrical.

Lamp system according to any one of claims 1-3, characterized by two loops.

Lamp system according to any one of claims 1-4, characterized in that one of the loops comprises the gas discharge tube (2), at least a part of the first and the second conductor (7, 6) being connected to the high-frequency ballast (3).

6. Lamp system according to claim 4 or 5, characterized in that one of the loops is formed by a part of the first conductor (7) which is divided into two branches (7a, 7b), which are connected with their first ends on the high-frequency ballast (3) and with their common second end on the gas discharge tube (2).

Lamp system according to claim 6, characterized in that the two first ends are connected to each other such that the second conductor (7) surrounds the 8401057 s * / '- 8 - gas discharge tube (2).

Lamp system according to any one of claims 4-7, characterized in that the gas discharge tube (2) forms part of both loops.

Lamp system according to claim 4 or 5, characterized in that one of the loops consists of the first and second conductor (7, 6).

Lamp system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one of the loops 10 consists of an auxiliary conductor (8), which is connected within the balloon (5) to the high-frequency ballast (3).

Lamp system according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the supply current of the gas discharge tube (2) is between 10 and 100 kHz.

Lighting unit, provided with a lamp system according to any one of the preceding claims. j, ..._____________ Ai 8401057