NL8900824A - Reflecterend-beklede bekrachtigingsspoelen voor electrodeloze hid-lampen. - Google Patents

Description

* f

. I

</

Reflecterend-beklede bekrachtigingsspoelen voor electrodeloze HID-lampen

De uitvinding heeft betrekking op een radiofrequente (RF) spoel voor het bekrachtigen van een plasma-ontlading, en meer in het bijzonder op een nieuwe reflecterend-beklede RF-spoel voor het bekrachtigen van een zichtbaar-lichtproducerend plasma in een 5 electrodeloze ontladingslamp van hoge intensiteit (HID), en met een spiegelende of diffuse oppervlaktelaag die bijna al het door de lamp gegenereerde licht laat ontsnappen, zonder een belangrijke versperring door de spoel.

Het is tegenwoordig goed bekend dat zichtbaar licht 10 geproduceerd kan worden uit een plasma-ontlading die bekrachtigd wordt door een RF-stroom. De RF-stroom wordt verschaft door een bekrachtigingsspoel die in het algemeen buiten de lamp ligt waarin de ontlading wordt bekrachtigd, en wordt gekoppeld aan het ont-ladingsplasma. Het is van het allergrootste belang dat de bekrachti-15 gingsspoel niet alleen een laag RF-weerstandsverlies heeft, maar ook fysische eigenschappen die het mogelijk maken dat het merendeel van het licht, vrijgekomen uit de plasma-ontlading, gebruikt wordt en niet versperd wordt door de spoel zelf. Derhalve vermindert licht dat wordt onderschept door de bekrachtigingsspoel, de totale doel-20 matigheid van de bron, zodat het wenselijk is de onderschepping en absorptie van licht door de bekrachtigingsbron te reduceren tot een zo laag mogelijke hoeveelheid.

In overeenstemming met de uitvinding omvat een bekrachtigingsspoel voor het opwekken van een ontladingsplasma van 25 hoge intensiteit in een electrodeloze ontladingslamp: tenminste één winding van een geleider die in het algemeen buiten een cilindrisch volume waarin het plasma bekrachtigd moet worden, gerangschikt is; en tenminste één laag op het buitenoppervlak van de geleidingsspoel, 89008247 * -2- van een materiaal met een reflectiefactor voor visueel licht die groter is dan ongeveer 0,85, en bij voorkeur zo dicht bij 100% als mogelijk. Voor bekrachtigingsspoelen die zijn gewikkeld met geleiders van koper, aluminium en dergelijke, kan een dunne laag van silicium-5 nitride worden gebruikt, alleen of met een onderliggende laag zilver, als een spiegel reflecterende laag. Een diffuse reflector kan verschaft worden met een laag van bariumsulfaat, titaanoxyde, aluminium-oxyde of magnesiumoxydepoeder, alleen of met een onderliggende adhesie-vergrotende tus s enlaag.

10 In overeenstemming hiermee is het een doel van de uitvinding om een nieuwe reflecterend-beklede bekrachtigingsspoel voor een electrodeloze HID-lamp te verschaffen.

Dit en andere doelen van de uitvinding zullen duidelijk worden bij het lezen van de volgende gedetailleerde beschrijving, 15 indien zij beschouwd wordt in samenhang met de tekeningen.

Figuur 1 is een wat schetsmatig zij-aanzicht van een HID-plasma-ontladingslamp, een begeleidende RF-bekrachtigingsspoel en een bekrachtigingsbron, en is bruikbaar voor de beoordeling van de omgeving waarin de onderhavige uitvinding werkt; 20 figuur 2 is een aanzicht in doorsnede van een eerste onderhavige voorkeursuitvoering van een reflecterend-beklede bekrachtigingsspoel in overeenstemming met de principes van de uitvinding; en figuur 2b is een aanzicht in doorsnede van een andere 25 onderhavige voorkeursuitvoering van een reflecterend-beklede be krachtigings spoel in overeenstemming met de principes van de uitvinding .

Onder een aanvankelijke verwijzing naar figuur 1 omvat een ontladingslamp 10 van hoge intensiteit (HID) een doorzichtige 30 omhulling 11 die een volume 11a omsluit dat een hoeveelheid van ten minste één gas omvat, waarin een ontladingsboogplasma 12 geproduceerd wordt, reagerend op de stroming van een radiofrequente (RF) stroom in een bekrachtigingsspoel 14 die voorbij de buitenkant van de omhulling 11 geplaatst is. De RF-stroom I ^ reageert op een bekrachti-35 gingsbron 16 die een RF-spanning verschaft tussen de uiteinden 14a en 14b van de bekrachtigingsspoel. Een boogontladingsplasma 12 heeft typisch de vorm van een toroïdale ring, of donut, in een vlak dat praktisch loodrecht op de richting van het magnetische veld B, geïnduceerd door de bekrachtigingsspoel 14, staat. Voor een goede 99008247 3* -3- magnetische koppeling tussen de spoel 14 en de boog 12, zou de boog 12 zo veel mogelijk magnetische lijnen van de spoel moeten onderscheppen, zodat de boog 12 gewoonlijk relatief dicht bij de spoel 14 zal zijn. Daarom zal, in plaats dat al het door de boog 12 geproduceer-5 de licht veraf liggende plaatsen bereikt, een gedeelte ervan worden onderschept door de spoel 14 en de totale doelmatigheid van de lichtbron 10 reduceren. Het is dus zeer wenselijk een relatief kleine lichtabsorptie door de spoel 14 te hebben. De geleider van de spoel 14 kan massief of hol zijn, aangezien de RF-stroom alleen op het 10 geleideroppervlak stroomt, tot een diepte die bekend is als de RF-skin-diepte. In het geval van een kopergeleider en een frequentie van ongeveer 13,56 MHz (hetgeen een relatief gestandaardiseerde "industriële" frequentie is, waarop HID-lampen dikwijls werken), is de skin-diepte ongeveer 0,2 mm. Omdat de skin-diepte zo klein is, 15 moet de geleider een zo groot mogelijk electrisch geleidingsver-mogen hebben, zodat men gewoonlijk koper gebruikt, vaak met een oppervlaktelaag van zilver of goud, om RF-verliezen te reduceren.

De optische reflectiefactor van de meeste van dergelijke materialen is slecht, met de mogelijke uitzondering van een gepolijst zilver-20 oppervlak. Zilver en andere materialen, zoals koper, zullen evenwel in het algemeen geen goed-gepolijst oppervlak handhaven onder blootstelling aan hitte, straling of atmosferische gassen. Derhalve, als spoelmaterialen zoals koper of zilver gebruikt worden, zal het spoeloppervlak snel een ongewenst grote lichtabsorptie hebben, of, 25 met andere woorden, het spoeloppervlak zal een zeer hoog reflectie-vermogen noch aanvankelijk hebben, noch behouden, tenminste voor wat betreft het zichtbare licht.

Onder verwijzing naar de figuren 2a en 2b volgens de uitvinding, wordt een spiegelend of diffuus reflecterend oppervlak 30 verschaft op het buitenoppervlak van een RF-bekrachtigingsspoel 14 voor een electrodeloze HID-lamp, door het erop vormen van tenminste één laag van een zeer reflecterend materiaal op het spoeloppervlak. Een dunne laag 18 (figuur 2a) van een passiverend, licht-doorlatend diëlectrisch materiaal, zoals aluminiumoxyde, silicium-35 oxyde, siliciumnitride en dergelijke, kan in een onderhavige voorkeursuitvoering direct op het buitenoppervlak 14s van de geleider van de spoel 14 gemaakt worden. Op illustratieve wijze wordt in figuur 2a een buisvormige geleider gebruikt, met een dunne geleiden- 89008247 -4- de wand 14c en een hol inwendige 14d, zoals gebruikt kan worden voor het dragen van een koelvloeistof door de spoel, om warmte daarin te verwijderen. Men begrijpe dat de spoel een massieve draad kan zijn, zoals de massieve geleider 14'c die in figuur 2b getoond is, zo 5 lang als het oppervlak 14's van de geleider op gelijke wijze behandeld wordt, wat ook de vorm in doorsnede en de eigenschappen van het RF-stroomdragende gedeelte van de geleidingsspoel moge zijn. Als voorbeeld werd een spoel gevormd van een gepolijste geleider van aluminium met daarop afgezet een dunne laag 18 van siliciumnitride, en 10 werd gemeten dat zij een zuivere lichtreflectiefactor van 0,89 heeft (dat wil zeggen, 89 procent van alle invallende licht werd gereflecteerd van de beklede geleidingsspoel).

In een andere onderhavige voorkeursuitvoering, toegelicht in figuur 2b, heeft de geleider 14'c (die een holle buis 15 of een massieve draad kan zijn, met ronde, vierkante of andere vorm in doorsnede) een eerste laag 20 erop gevormd, voor het doel van de bescherming van de onderliggende geleider (zoals een beschermende overtrek van chroom met een dikte van ongeveer 1000 Angstrom - zodat het belangrijkste gedeelte van de RF-stroom in het koperen geleider-20 oppervlak wordt gedragen) en/of voor het verbeteren van de adhesie van een buitenste laag 22 aan het onderliggende externe oppervlak 14’s van een geleidingsspoel. Bovendien kan een buitenlaag 22, naast het verschaffen van een hoog reflecterende spiegelbekleding, van een materiaal zijn dat een diffuus,lichtreflecterend oppervlak vormt.

25 Een laag 22 van verpoederd bariumsulfaat werd bijvoorbeeld toegediend aan een geleidingsspoel 14'.c van koper. Het bariumsulfaat was in de vorm van een verf die gewoonlijk gebruikt wordt voor het bekleden van het oppervlak van een integrerende bol, welke verf verkregen kan worden als materiaal nr. 6080 van Eastman Kodak Co. Om de adhesie van de 30 bolverf aan het koper te vergroten, werd een dunne laag 20 van matglanzende witte lak gebruikt. Een lichtreflectievermogens- factor van 0,982 werd gemeten. Andere diffuse reflecterende poeders, zoals die van titaanoxyde, aluminiumoxyde, magnesiumoxyde en dergelijke, zullen onder atmosferische omstandigheden die men vindt in de 35 omgeving van een electroloze lamp, stabiel zijn, en kunnen de vereiste hoge reflectiemn invallend licht uit heel het zichtbare spectrum en de nabije ultraviolette en infrarode spectraalgebieden verschaffen.

Terwijl verscheidene onderhavige voorkeursvariaties 8800824? -5- van de nieuwe reflecterend-beklede RF-bekrachtigingsspoel voor een HID-lamp met een spiegelende of een diffuus reflecterende laag op het buitenoppervlak, beschreven zijn bij wijze van voorbeeld, zullen nu veel wijzigingen en variaties duidelijk worden aan hen die bekwaam 5 zijn in de techniek. De uitvinding wordt niet beperkt op de speci fieke details van de hier bij wijze van voorbeeld beschreven uitvoeringen.

8300824.’

Claims (16)

1. Een bekrachtigingsspoel voor het opwekken van een ontladingsplasma van hoge intensiteit in een electrodeloze ont-ladingslamp, met het kenmerk, dat zij voorzien is van: tenminste één winding van een geleider, gerangschikt 5 om een denkbeeldig oppervlak dat een volume definieert waarin het plasma gelocaliseerd kan zijn, waarbij de geleider een buitenoppervlak heeft: een laag op het buitenoppervlak van een materiaal dat de spoel een reflectiefactor geeft, groter dan ongeveer 0,85.

2. Spoel .volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laag een spiegelreflecterend buitenoppervlak heeft.

3. Spoel volgens conclusie 2, met hetkenmerk, dat de geleider vervaardigd wordt van een materiaal dat geselecteerd is uit de groep die samengesteld is uit koper en aluminium.

4. Spoel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het laag-materiaal een passiverend en lichtdoorlatend diëlectrisch materiaal is.

5. Spoel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het diëlectrische materiaal geselecteerd wordt uit de groep die 20 samengesteld is uit aluminiumoxyde, siliciumoxyde en siliciumnitride.

6. Spoel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat zij verder een tussenlaag van een ander materiaal omvat, tussenhet buitenoppervlak van geleider en de reflecterende laag.

7. Spoel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 25 de tussenlaag van chroom vervaardigd wordt.

8. Spoel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de tussenlaag van chroom een dikte van ongeveer 1000 Angstrom heeft.

9. Spoel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de diëlectrische laag van siliciumnitride wordt vervaardigd, en dat 30 de tussenlaag een laag van gepolijst zilver is,\ervaardigd op het buitenoppervlak van de spoel,onder de laag van siliciumnitride.

10. Spoel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 89 00 824 7 y -7- de laag een diffuus reflecterend buitenoppervlak heeft.

11. Spoel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de geleider vervaardigd wordt van een materiaal dat geselecteerd is uit de groep die samengesteld is uit koper en aluminium.

12. Spoel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het laag-materiaal geselecteerd wordt uit de groep die samengesteld is uit bariumsulfaat, titaanoxyde, aluminiumoxyde en magnesium-oxyde.

13. Spoel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat 10 het laag-materiaal een poeder is.

14. Spoel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat zij verder een tussenlaag van een ander materiaal omvat, tussen het buitenoppervlak van de geleider en de reflecterende laag.

15. Spoel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat 15 het andere materiaal geselecteerd wordt om de adhesie van de reflecterende laag aan het buitenoppervlak van de geleider te vergroten.

16. Spoel volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het andere materiaal een lak is. -o-o-o-o-o-o—o-o-o-o- 8900824.