NL8800584A

NL8800584A - Elektrodeloze lagedrukontladingslamp.

Info

Publication number: NL8800584A
Application number: NL8800584A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1989-10-02
Also published as: US4977354A; EP0332263A1; JPH01265448A; DE68908214D1; EP0332263B1; CN1022879C; DE68908214T2; CN1035915A

Description

r . -- * * PHN 12.454 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Elektrodeloze lagedrukontladingslamp"

De uitvinding heeft betrekking op een elektrodeloze lagedrukontladingslamp met een gasdicht afgesloten glazen lampvat dat althans is gevuld met een metaaldamp en een edelgas, welke lamp is voorzien van een met een hoogfrequente elektrische voedingseenheid 5 verbonden eerste wikkeling met behulp waarvan in het lampvat een elektrische ontlading wordt opgewekt, waarbij een der toevoerdraden van de eerste wikkeling elektrisch is verbonden met een toevoerdraad van een zich ter plaatse van de eerste wikkeling uitstrekkende tweede wikkeling met een vrij uiteinde, waarbij tijdens het bedrijf het potentiaal-verval 10 tussen de uiteinden van de eerste wikkeling vrijwel gelijk is aan dat van de tweede. Een dergelijke lamp is bekend uit de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage nr. 8401307.

Deze lamp dient, uitgevoerd als hoogfrequent bedreven fluorescerende elektrodeloze lagedrukkwikdampontladingslamp met een 15 ballonvormig lampvat onder andere als alternatief voor een gloeilamp voor algemene verlichtingsdoeleinden.

In de bovengenoemde lamp zijn de uiteinden van de eerste wikkeling (die rondom een staafvormige ferrietkern is gelegen) aangesloten op een hoogfrequent oscillator-voedingscircuit, bijvoorbeeld 20 van een type zoals is beschreven in de NL-terinzage gelegde octrooiaanvrage Nr. 80 04 175 (PHN 9803). Een dergelijk circuit is betrekkelijk eenvoudig, waarbij tijdens het bedrijf van de lamp een der toevoerdraden van de wikkeling permanent op een nulpotentiaalniveau is gelegen. Door de aanwezigheid van een tweede wikkeling worden 25 hoogfrequente elektrische stoorstromen die tijdens lampbedrijf in de geleiders van het voedingsnet optreden gereduceerd tot een aanvaardbaar niveau. Het aantal windingen van de beide wikkelingen is, teneinde eenzelfde potentiaalverval (dit is de afname van de potentiaal per eenheid van lengte van de wikkeling gemeten in de richting van zijn 30 lengte-as) te verkrijgen bij voorkeur gelijk. De door de eerste wikkeling gegenereerde elektrische stoorstromen op het voedingsnet worden door de aanwezigheid van de tweede wikkeling gekompenseerd.

8800584 4 4 PHN 12.454 2

Het voordeel van deze bekende lamp is dat ter onderdrukking van de genoemde stoorstromen toepassing van een met één der toevoerdraden van het voedingsnet verbonden transparante geleidende laag op de binnenwand van het lampvat is vermeden. Het 5 aanbrengen van de laag en verbinden met de genoemde netgeleider is gekompliceerd, tijdrovend en kostbaar.

Gebleken is evenwel dat door de aanwezigheid van de tweede wikkeling de ontsteekeigenschappen van de lamp negatief worden beïnvloed. Dit kan worden verklaard uit het feit dat de krachtlijnen 10 van het opgewekte elektrische veld in het lampvat samengetrokken zijn tot nabij de plaats waar zich de wikkelingen bevinden. Als gevolg daarvan verloopt de ionisatie van het gas moeilijker. Dit is met name het geval bij lampen waarbij het opgenomen vermogen gereduceerd is (dimstand).

15 De uitvinding heeft onder meer tot doel een elektrodeloze lagedrukgasontladingslamp van de in de openingsparagraaf genoemde soort te verschaffen, waarvan de ontsteekeigenschappen zijn verbeterd en waarbij de door de lamp gegeneerde stoorstromen op het voedingsnet zo gering mogelijk zijn.

20 Een dergelijke lamp wordt daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat aan het vrije uiteinde van de tweede wikkeling en aan een uiteinde van de eerste wikkeling ontsteekantennes zijn bevestigd.

Een lamp volgens de uitvinding heeft een lage 25 ontsteekspanning in vergelijking met de genoemde bekende lamp.

Vastgesteld is dat in een praktische uitvoeringsvorm de ontsteekspanning een faktor 2 a 3 lager is. Het door de antennes gegenereerde elektrische veld levert daarbij nauwelijks een bijdrage tot stoorstromen op het voedingsnet.

30 De beide antennes zijn zodanig gekoppeld aan de wikkelingen dat tijdens lampbedrijf een relatief groot potentiaalverschil tussen de antennes aanwezig is. De antenne die is bevestigd aan het vrije uiteinde van de tweede wikkeling heeft een potentiaal die in tegenfase is met het signaal afkomstig van de hoogfrequente 35 voedingsbron. De andere antenne (die is bevestigd aan de eerste wikkeling) is in fase met die voedingsbron. Een der toevoerdraden van de eerste wikkeling is daarbij vrijwel konstant op een nulpotentiaal.

8800584 % ► PHN 12.454 3

Opgemerkt wordt dat in het Amerikaanse octrooischrift 4.253.047 een elektrodeloze lagedrukontladingslamp beschreven waarbij in het lampvat een ringvormige kern van magnetisch materiaal aanwezig is.

De ringkern is voorzien van een enkele wikkeling waarvan de uiteinden 5 zijn aangesloten op een hoogfrequente oscillatorschakeling. In het lampvat bevinden zich ter plaatse van de symmetrie-as van de ringkern een tweetal ter weerszijden van die kern gelegen ontsteekelektroden die zijn verbonden met de wikkeling. Deze elektroden zijn voorzien van emitterend materiaal. Het bezwaar van een dergelijke konstruktie is dat 10 tussen de elektroden die op korte afstand van elkaar zijn gelegen een betrekkelijk groot spanningsverschil wordt opgewekt als gevolg waarvan gemakkelijk emitterend materiaal in het lampvat terecht komt.

Dit leidt gemakkelijk tot afzwarting van de wand. Bovendien zijn ter stabilisatie van de ontlading tussen de start-elektroden additionele 15 middelen noodzakelijk. Evenmin wordt uit het octrooischrift duidelijk in hoeverre wordt voldaan aan de storingseisen.

De wikkelingen en de antennes in de lamp volgens de uitvinding zijn bijvoorbeeld zonder kern gelegen in de gasatmosfeer van het lampvat, ofwel zijn ze rondom een staafvormige kern van kunststof 20 of keramiek aangebracht. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de lamp volgens de uitvinding is een staafvormige kern van magnetisch materiaal aanwezig met daaromheen de beide wikkelingen, die zich in een buisvormige instulping in de wand van het lampvat bevinden. Een dergelijke voorkeursuitvoeringsvorm van de lamp heeft het kenmerk, dat 25 de antennes zich eveneens in de genoemde instulping bevinden en zich uitstrekken ter weerszijden van de staafkern evenwijdig aan de lengte-as van die kern. De antennes zijn bijvoorbeeld draadvormig of uitgevoerd als stroken, die evenwijdig lopen aan de wand van de buisvormige instulping.

30 Het voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat speciale doorvoerkonstrukties in de wand van het lampvat ten behoeve van de antennes zijn vermeden. Een dergelijke lamp is op eenvoudige wijze te vervaardigen waarbij bij het starten van de lamp (ook in een situatie met lager opgenomen vermogen, dat wil zeggen bij een dimstand) een 35 vlotte ontsteking is gewaarborgd.

Het lampvat is in een speciale uitvoeringsvorm gasdicht afgesloten met behulp van een glazen afsluitorgaan voorzien van .880 0584

V

* PHN 12.454 4 een buisvormig verlopende instulping voor een staafkern (welke instulping in een praktische uitvoeringsvorm in de lengterichting van de lamp is gelegen) en een konusvormig wanddeel. Deze lamp heeft het kenmerk, dat de antennes zich althans op de buitenwand van het 5 konusvormige wanddeel uitstrekken en nagenoeg tegenover elkaar zijn gelegen.

Deze uitvoeringsvorm is met name voordelig indien tussen de staafvormige kern met de beide wikkelingen en de daarnaast gelegen wand van de buisvormige instulping weinig ruimte aanwezig is voor het 10 aanbrengen van de genoemde antennes. Het voordeel van deze uitvoeringsvorm ligt dan ook met name in het feit, dat dan een minder gekompliceerde fabrikage mogelijk is.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont 15 Fig. 1 deels in aanzicht deels in doorsnede een eerste uitvoeringsvorm van een elektrodeloze lagedrukkwikdampontladingslamp volgens de uitvinding;

Fig. 2 toont schematisch de positie van de antennes en de wikkelingen in de lamp volgens fig. 1; en toont 20 Fig. 3 eveneens deels in aanzicht deels in doorsnede een tweede uitvoeringsvorm van een elektrodeloze lagedrukwikdamp-ontladingslamp volgens de uitvinding.

De lamp volgens fig. 1 bevat een glazen bolvormig lampvat 1, dat gasdicht is afgesloten door een glazen afsluitorgaan 2. Deze 25 afsluiting is gerealiseerd door een smeltverbinding tussen een konusvormig wanddeel 22 van orgaan 2 en het lampvat 1. Het lampvat is gevuld met kwik en een edelgas, zoals argon. Op de binnenwand van het lampvat bevindt zich een luminescerende laag 3. Het afsluitorgaan 2 is voorzien van een buisvormige instulping 4 waarin een staafvormige kern 5 30 van ferriet aanwezig is. Rondom deze kern is een eerste wikkeling 6 aanwezig waarvan de uiteinden 7 en 8 zijn verbonden met een schematisch weergegeven hoogfrequent oscillator-voeding 9 (zoals is beschreven in de genoemde NL-terinzagelegging 80 04 175) die zich bevindt in een dunwandig kunststof huis 10, dat aan een uiteinde is verbonden met het 35 lampvat 1 en aan zijn andere uiteinde is voorzien van de lampvoet 11, waarmee de lamp in een houder bestemd voor gloeilampen kan worden gedraaid.

.8800584 e PHN 12.454 5

Met behulp van wikkeling 6 en de voeding 9 wordt in het lampvat tijdens het bedrijf van de lamp een elektrische ontlading opgewekt. De wikkeling 6 is op één punt elektrisch verbonden met een tweede wikkeling 12 (gestippeld weergegeven) die is voorzien van een vrij uiteinde 13 (zie 5 ook figuur 2). Deze tweede wikkeling 12 bevat vrijwel eenzelfde aantal windingen als de eerste wikkeling 6 en is op dezelfde wijze gewikkeld.

Beide wikkelingen zijn elektrisch van elkaar geïsoleerd. Het potentiaal-verval tussen de uiteinden van wikkeling 6 is vrijwel gelijk aan het potentiaal-verval tussen de uiteinden van wikkeling 12.

10 Volgens de uitvinding is aan het vrije uiteinde 13 van de tweede wikkeling 12 een draadvormige antenne 14 bevestigd; deze antenne is elektrisch geïsoleerd van de beide wikkelingen 6 en 12, gestrekt en strekt zich uit over nagenoeg de gehele lengte van de beide wikkelingen en is aan het van 13 afgekeerde uiteinde is antenne 15 15 bevestigd. Ook deze antenne is draadvormig, gestrekt en elektrisch geïsoleerd van de beide wikkelingen. De antennes 14 en 15 liggen ter weerszijden van de staaf 5. De lengte komt overeen met die van antenne 14. De antenne 15 is nabij de eerste winding van wikkeling 6 bevestigd.

Dit punt is in de tekening aangegeven met 16. De antennes bevinden zich 20 in de ruimte tussen de wikkelingen en de wand van de buisvormige instulping 4.

Tussen de antennes 14 en 15 is een potentiaal-verschil aanwezig van een zodanige orde, dat de lamp vlot ontsteekt en herontsteekt. In feite vormen de beide antennes de polen van een 25 hoogfrequent elektrisch veld. De werking van de antennes is nader te verklaren aan de hand van figuur 2.

In fig. 2 is de schakeling van de beide wikkelingen met de daaraan gekoppelde antennes van de lamp volgens fig. 1 schematisch weergegeven. De uitgangsklemmen van de hoogfrequente voedingsoscillator 30 zijn aangeduid met 17 en 18. De overige verwijzingscijfers zijn dezelfde als in fig. 1.

Tussen de klemmen 17 en 18 wordt een hoogfrequente voedingseenheid (niet verder getoond) aangesloten. Klem 17 is kontinu op vrijwel een nulpotentiaal, terwijl op klem 18 de hoogfrequente oscillatorspanning 35 wordt aangebracht. Dit is een zogeheten asymmetrische bron. Als de potentiaal op klem 18 positief is en op klem 17 nul, dan is de potentiaal op punt 16 eveneens positief, evenals die op de antenne 15.

,8800584 ¥ PHN 12.454 6

Op het punt 19 is de potentiaal dezelfde als op klem 17 (in dit voorbeeld nul). Aan het vrije uiteinde 13 is de potentiaal negatief en derhalve eveneens op de antenne 14 die aan het vrije uiteinde is bevestigd. Tussen de beide antennes 14 en 15 staat dan het maximale 5 potentiaalverschil, waardoor in de gasatmosfeer van het lampvat 1 een ionisatie plaatsvindt, hetgeen leidt tot een vlotte ontsteking van de lamp. Door de dubbele wikkelingen worden de stoorstromen op het voedingsnet tot een minimum teruggebracht. Ook de potentialen van de antennes 14 en 15 zijn vrijwel even groot doch tegengesteld aan elkaar, 10 waardoor de stoorstromen die op het voedingsnet ontstaan zo gering mogelijk zijn.

In de uitvoeringsvorm van de lamp volgens fig. 3 zijn dezelfde onderdelen van de lamp voorzien van dezelfde verwijzingscijfers als bij de lamp volgens fig. 1. In deze uitvoeringsvorm van de lamp 15 volgens de uitvinding evenwel zijn de antennes niet alleen gelegen naast de wikkeling 6 respektievelijk 12 maar zijn deels als stroken 20 en 21 van geleidend materiaal zoals aluminium gevormd die tegen het konusvormig verlopende wanddeel 22 van afsluitorgaan 2 bevestigd zijn (bijvoorbeeld met kit). De genoemde stroken (bijvoorbeeld een folie) 20 zijn nagenoeg tegenover elkaar gelegen en zijn via draden 23 en 24 verbonden met respektievelijk punt 16 (uiteinde van wikkeling 6) en 13 (vrij uiteinde van wikkeling 12). Ook met deze antennes 20 en 21 wordt een vlotte ontsteking van de lamp verkregen.

Met de in fig. 1 beschreven lamp zijn enige experimenten 25 uigevoerd. In het lampvat 1 bevond zich daarbij een cylindervormige ferrietkern 5 met een lengte van circa 55 mm, diameter 12 mm, waaromheen een eerste wikkeling was aangebracht met dertien windingen van koperdraad (dikte 0,2 mm). De lengte van de wikkeling gemeten langs de lengte-as was 25 mm. De tweede wikkeling eveneens van koperdraad van 30 eenzelfde dikte had dertien windingen (lengte 28 mm). De antennes 14 en 15 waren koperdraden met een lengte van circa 26 mm. Een dergelijke lamp had bij bedrijf een rendement (inclusief circuit) van circa 60 lm/W waarbij op de binnenwand een luminescerende laag van een mengsel van groen luminescerend met terbium geaktiveerd ceriummagnesium aluminaat en 35 rood luminescerend met driewaardig europium geaktiveerd yttriumoxide aanwezig was. In het lampvat bevond zich kwik alsmede argon (druk 33 Pa).

Binnen het kader van de uitvinding zijn voor de vakman .8800584 ï d PBN 12.454 7 vele variaties mogelijk. Zo kunnen in plaats van draadvormige antennes ook plaatvormige antennes worden gebruikt, die eventueel zelfs binnen het lampvat kunnen worden aangebracht. Daarnaast kunnen twee wikkelingen worden toegepast waarbij de eerste wikkeling rechtsom en de tweede 5 linksom wordt gewikkeld. Eén antenne is dan bevestigd aan het vrije uiteinde van de tweede linksom gewikkelde wikkeling en de andere aan het uiteinde van de eerste wikkeling. Dit uiteinde is gelegen nabij de plaats waar de andere antenne is bevestigd. De beide wikkelingen zijn dan als het ware gekruist gewikkeld.

.8800584

Claims

1. Elektrodeloze lagedrukontladingslamp met een gasdicht afgesloten glazen lampvat dat althans is gevuld met een metaaldamp en een edelgas, welke lamp is voorzien van een met een hoogfrequente elektrische voedingseenheid verbonden eerste wikkeling, met behulp 5 waarvan in het lampvat een elektrische ontlading wordt opgewekt, waarbij een der toevoerdraden van de eerste wikkeling elektrisch is verbonden met een toevoerdraad van een zich ter plaatse van de eerste wikkeling uitstrekkende tweede wikkeling met een vrij uiteinde, waarbij tijdens het bedrijf het potentiaal-verval tussen de uiteinden van de eerste 10 wikkeling vrijwel gelijk is aan dat van de tweede, met het kenmerk, dat aan het vrije uiteinde van de tweede wikkeling en aan een uiteinde van de eerste wikkeling ontsteekantennes zijn bevestigd.

2. Elektrodeloze lagedrukontladingslamp volgens conclusie 1, die is voorzien van een staafvormige kern van magnetisch materiaal, 15 waarbij de beide wikkelingen rondom die kern zijn gelegen en zich bevinden in een buisvormige instulping in de wand van het lampvat, met het kenmerk, dat de antennes zich eveneens in de genoemde instulping bevinden en zich uitstrekken ter weerszijden van de staafkern evenwijdig aan de lengte-as van die kern.

3. Elektrodeloze lagedrukontladingslamp volgens conclusie 1 of 2, waarbij het lampvat gasdicht is afgesloten met behulp van een glazen afsluitorgaan dat is voorzien van een buisvormige instulping voor een staafkern en een konusvormig wanddeel, met het kenmerk, dat de antennes zich althans uitstrekken op de buitenwand van het konusvormige 25 wanddeel.

4. Elektrodeloze lagedrukontladingslamp volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de antennes zijn uitgevoerd als aluminium stroken die op de wand zijn gehecht en nagenoeg tegenover elkaar zijn gelegen. .8800584