NL8901954A - Spiraalvormige enkele startelektrode voor hid-lampen. - Google Patents

Description

Spiraal vormige enkele startelektrode voor HID-1ampen.

Achtergrond van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op elektrodeloze ontla-dingslampen met hoge intensiteit, in het volgende aangeduid als HID-1ampen en heeft meer in het bijzonder betrekking op een nieuwgevondenkonische-spiraaivormige enkele elektrode voor het op gang brengen vaneen plasraaontlading binnen de boogruimte van de elektrodeloze HID--lamp.

Het is tegenwoordig welbekend hoe te voorzien in een toroïdelichtemitierend plasma binnen de omhulling van een HID-lamp. De handha¬ving van het inductieboogplasma hangt af van een solenoTdaal diver-gentievrij elektrisch veld. Het veld wordt tot stand gebracht door hetveranderende magnetische veld van een excitatiespoel, die in het alge¬meen de vorm van een solenotde heeft. Het is noodzakelijk een zeerhoge elektriche veldgradiënt te ontwikkelen over de boogbuis teneindede plasma-ontlading te starten. Het is moeilijk een voldoende hogeelektrische veldgradiënt te ontwikkelen, in het bijzonder in de bij¬behorende excitatiespoel, omdat de vereiste spoel stroom zo hoog kanzijn dat deze niet haalbaar is, zelfs niet als ze uitsluitend in devorm van pulsen wordt aangelegd. Verder kan het tot stand brengen vaneen zeer hoge elektrische veldgradiënt onmogelijk zijn, omdat hetnoodzakelijke veld per wikkeling van de excitatiespoel de elektrischedoorslagwaarde van die spoel van wikkeling tot wikkeling kan over¬schrijden. Het is derhalve moeilijk te voorzien in een middel voor hetstarten van door inductie aangestuurde HID-1ampen, en het is eveneensmoeilijk het warm herstarten van hetzelfde lamptype mogelijk te maken.Het is derhalve zeer wenselijk te voorzien in een middel voor het star¬ten van de plasma-ontlading van de HID-lamp, welk startmiddel gemakke¬lijk kan worden toegepast bij gangbare HID-lampen, onder normale omge¬vingscondities. Capacitieve elektrodenparen ter bevordering van hetstartproces worden beschreven en voorzien van conclusies in de samen¬hangende U.S. octrooiaanvrage serienr. 208.514 (RD-18,490) respectieve¬lijk (RD-18,616), ingediend 20 juni 1988, juli 1988 en juli 1988,alle toegewezen aan de aanvrager van de onderhavige uitvinding en allemiddels referentie bij deze mede inbegrepen in hun geheel.

Korte samenvatting van de uitvindingOvereenkomstig de uitvinding is een elektrodeloze ontladingslamp van hoge intensiteit, welke een boogbuis heeft die zich bevindt in debinnenruimte van een excitatiespoel en in het inwendige van welke boog¬buis voorzien dient te worden in een plasmaboogontlading aangestuurddoor de excitatiespoel, voorzien van een enkele konische spiraal vormiggevormde startelektrode waarvan het smallere uiteinde zich aangrenzendbevindt ten opzichte van, of op, een bijbehorend boogbuisoppervlak, enwaarvan het bredere uiteinde zodanig geplaatst is dat de HF-flux opge¬wekt door de excitatiespoel de wikkelingen van de spiraal elektrodedoorsnijdt teneinde een hoogspanningssignaal op te wekken en een elek¬trisch veld te doen opwekken binnen de boogbuis nabij het uiteinde vandie spiraal elektrode, met een geëigende orde van grootte en oriën¬tatie om het materiaal in de lamp een gloeiontlading in de boogbuis te¬weeg te doen brengen, als gevolg van de capaciteit van de wand van deboogbuis. De gloeiontlading brengt op een geëigende plaats voldoendeionisatie teweeg, zodat een snelle overgang naar een solenoïdale ont¬lading met hoge stroom zal optreden en het ontladingsplasma vormt datreageert op het normale veld dat teweeggebracht wordt door de excita¬tiespoel .

In de voorkeursuitvoeringen bevindt de as van de enkele spiraal-vormige startelektrode zich in essentie op dezelfde plaats als de asvan de buis. Middelen zoals een bimetallische strip om de startelektro¬de weg te bewegen van de ontladingsbuis, reagerend op ontvangst van eenstimulus, zoals thermische energie die vrij komt uit de buis, kan wor¬den aangewend teneinde de nuttige levensduur van de ontladingsbuis teverlengen.

Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding te voorzienin een nieuwgevonden enkele spiraal vormig gevormde startelektrode vooreen elektrodeloze ontladingslamp van hoge intensiteit.

Deze en andere doeleinden van de uitvinding zullen duidelijk wor¬den door het lezen van de volgende gedetailleerde beschrijving be¬schouwd' in samenhang met de enkele getekende figuur, welke een perspec¬tivisch aanzicht voorstelt van een boogbuis met excitatiespoel van eenIHD-lamp en van een momentele voorkeursuitvoering van de spiraal vormigestartelektrode volgens de onderhavige uitvinding.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Onder verwijzing naar de enkele getekende figuur omvat een elek¬trodeloze of inductie-ontladingslamp van hoge intensiteit (HID-lamp) 10een boogbuis, of omhulling 11, welke een in essentie cilindrische vormheeft, en die een in essentie gasachtig materiaal 12 omsluit met inbe¬ grip van een startergas, zoals argon, xenon, krlpton en dergelijke, eneen metaal-halogenide, zoals natriumjodide, ceriumjodide en dergelijke.Een in essentie torolde boogontlading 14 dient te worden opgewekt envervolgens gehandhaafd binnen omhulling 11 door een elektrisch veld datopgewekt wordt door een excitatiespoel 16, in responsie op een hoogfre¬quent (HF) signaal, aangelegd tussen de tegenover elkaar gelegen spoel-uiteinden 16a en 16b door een HF-opwekkingsmiddel 18. De as van omhul¬ling 11, aangeduid als 11c valt in het algemeen samen met de as vanspoel 16.

Overeenkomstig een aspect van de uitvinding wordt voorzien in eenstartelektrode 20 als een in het algemeen konisch-spiraai vormig gevormdgeleidend orgaan dat zich aangrenzend bevindt aan de buitenzijde vaneen van de boven- of onderoppervlakken van de boogbuis. Bij wijze vanillustratie wordt enkele startelektrode 20 getoond aangrenzend aan hetbovenste boogbuisoppervlak 11a, en met een smaller elektrode-uiteinde20a met geringe tussenruimte aangrenzend aan of zelfs in aanraking meteen punt 11b op dat bovenoppervlak 11a. De spiraal elektrode 20 heefteen as 20c die zich in essentie loodrecht uitbreidt ten opzichte vanhet aangrenzende oppervlak, en derhalve in het algemeen parallel aan dein essentie gezamenlijke as 11c van omhulling 11 en spoel 16. Een te¬genoverliggend, breder uiteinde 20b van de enkele spiraal elektrode iselektrisch verbonden met een gedeelte van de spoel 16, zoals bij hetspoel einde 16a, en wordt mechanisch gesteund en op zijn plaats gehoudendoor een geleidend steunmiddel 22. Dat wil zeggen dat een radiale uit¬breiding 20b1 van de spiraalelektrode wordt vastgehouden in een opening22a van het steunmiddel 22, welke een tweede opening 22b heeft doorwelke een aangrenzend spoeluiteinde 16a zich uitbreidt teneinde destarthulp boven boogbuis 11 vast te houden. De magnetische flux M, op¬gewekt door de HF-stroom in spoel 16, gaat in dwarsrichting door de ge¬leider van startelektrode 20 en doet door middel van inductie een hoog¬spanning aangelegd worden vanuit startelektrode 20 over de boogbuis 11.Hierbij wordt een gloeiontladingsgebied met lage stroom 24 gevormd ter¬wijl de stroom door de boogbuis en terug naar de excitatiespoel vloeit.Het gloeiontladingsvolume 24 wekt voldoende ionisatie op een plaats opdie zeer gunstig is wat betreft de gewenste plasma-ontladingstorofde14, zodat een snelle overgang optreedt naar de plasmaboogontlading methoge stroom. Een nog gunstiger gloeiontlading wordt bereikt door eenboogvormige uitbreiding te vormen vanuit het smallere spiraal uiteinde20a. De uitbreiding 20e ligt in een vlak dat parallel is met, en in hetalgemeen rechtstreeks grenst aan het bovenste buisoppervlak 11a en in het algemeen de hartlijn volgt van de torus 14 over ten minste eenkwart van een cirkel maar minder dan een volle cirkel. Het dient teworden opgemerkt dat de spiraal vormige startelektrode 20 niet fysiekverbonden is met een afzonderlijke voedingseenheid, maar inductief ge¬koppeld is aan de excitatiespoel 16 voor het tot stand brengen van eenstartsignaal met hoge spanning; een tweede startelektrode is niet no¬dig.

Het zal duidelijk zijn dat de startelektrode zich slechts in denabijheid van de boogbuis 11 hoeft te bevinden gedurende het startpro¬ces. Het zal eveneens duidelijk zijn dat een stationaire enkelvoudigespiraal vormige startelektrode 20 verscheidene nadelen heeft: door deonmiddellijke aanwezigheid in de nabijheid van boogbuis 11 ver stoortstartelektrode 20 de temperatuurregeling van en de lichtemissie uit deboogbuis; en hij kan voortijdig kwaliteitverlies van de lamp veroorza¬ken als een gevolg van het ionenbombardement van boogbuis 11 door decontinue stroom die zelfs tijdens het normale bedrijf van de lamp aan¬wezig is. Teneinde de in het voorgaande genoemde nadelen te verminderenmaakt de momentele voorkeursuitvoering gebruik van een beweegbarestartelektrode 20. Derhalve wordt de starthulpelektrode nadat de lampgestart is verwijderd uit de nabijheid van boogbuis 11, zodat de start-hulp niet: in substantiële mate lichtemissie blokkeert; de thermischebalans van boogbuis 11 verstoort; of bijdraagt aan het kwaliteitsver¬lies van de Tamp. Het draagmiddel 22 omvat een geleidend deel 22c datvastgemaakt is aan een middel 22d voor het buigen van het draagorgaannaar een positie die wordt aangegeven door het met onderbroken lijnengetekende orgaan 22' dat elektrode 20 verwijdert van boogbuis 11 nadatde plasmaboogontlading 14 is begonnen. Middel 22d kan een warmtegevoe-lige, bijvoorbeeld bimetallische, strook zijn die zodanig gevormd isdat deze op geëigende wijze recht is bij normale omgevingstempera¬turen, teneinde het einde 20a van de startelektrode aangrenzend te doenliggen aan de bovenoppervlaklokatie 11b van de lampomhulling. Middel 22is geleidend en vormt een terugvoerpad voor de stroom die vloeit vanspiraal elektrode 20 naar de laagste potentiaal van de stroomkring, bij¬voorbeeld een van de spoel uiteinden 16a of 16b, zoals getoond door eengemeenschappelijke potentiaal (aardsymbool getekend met gebroken lijn)aan een van beide (maar niet beide) einden, of bij een of ander ge¬wenste potentiaal. Het gloeiontladingsgebied 24 zal derhalve worden ge¬vormd (als een plek of boogvormige lijn al naar gelang uitbreiding 20wel of niet wordt toegepast) wanneer de spoel 16 initieel bekrachtigdwordt, en zal behulpzaam zijn bij het starten van de boogplasma-ontla- dingstorus 14 binnen de omhulling. In responsie op warmte-energie diedoor de lamp tijdens het bedrijf wordt geëmitteerd, ondergaat de bi-metallische strip 22d differentiële expansie en verandert zijn krom¬ming zodanig dat de nu gebogen strook 22' de startelektrode 20 van deboogbuis verwijdert. Men zal inzien dat, wanneer de lamp wordt uitge¬schakeld, bimetallisch orgaan 22 afkoelt en terugkeert naar de startpo¬sitie.

Hoewel een momentele voorkeursuitvoering van mijn nieuwe uitvin¬ding in detail in deze tekst is beschreven, zal het thans duidelijkzijn dat vele modificaties en variaties tot stand gebracht kunnen wor¬den door hen die deskundig zijn op dit gebied. Het zal thans duidelijkzijn dat de uitvinding uitsluitend beperkt wordt door de reikwijdte vande aangehangen conclusies en niet door de specifieke details en instru¬mentele aspecten die bij wijze van verklaring in deze tekst zijn gege¬ven.

Claims (9)

1. Startelektrode voor een elektrode!oze ontladingslamp van hogeintensiteit (HID-lamp) van het type dat een boogbuis heeft die zich'be¬vindt in de binnenruimte van een excitatiespoel en in het inwendige vanwelke boogbuis een plasmaboogontlading gevormd en aangestuurd dient teworden door de excitatiespoel, omvattend: een enkele startelektrode die een spiraalvorm heeft en die zich,ten minste gedurende de aanvang van de plasmaboogontlading, bevindt meteen smaller uiteinde aangrenzend aan een geselecteerd punt op een bui¬tenoppervlak van de boogbuis; en middelen voor het verplaatsen van de elektrode met een breder uit¬einde naar een geselecteerde positie teneinde de elektrode binnen mag¬netische flux te plaatsen welke wordt opgewekt door de excitatiespoel,voldoende voor het tot stand doen komen, ten minste bij de aanvang vangenoemde plasmaboogontlading, van een gloeiontlading binnen de boog¬buis.

2. De startelektrode volgens conclusie 1, waarbij de spiraal eenkonische vorm heeft.

3. De startelektrode volgens conclusie 2, waarbij de spiraalelek-trode mede een boogvormige uitbreiding omvat die in een vlak ligt datin essentie parallel is met het buitenoppervlak van de boogbuis.

4. De startelektrode volgens conclusie 3, waarbij de curve van ge¬noemde boogvormige uitbreiding kleiner is dan een volle cirkel en gro¬ter dan een kwart cirkel, en genoemde uitbreiding in essentie recht¬streeks grenst aan genoemd oppervlak.

5. De startelektrode volgens conclusie 2 waarbij genoemd positio-neringsmiddel een geleidend orgaan omvat dat een geselecteerd deel vande elektrode verbindt met een aangrenzend deel van de excitatiespoel.

6. De startelektrode volgens conclusie 5, waarbij het geselecteer¬de deel zich bevindt aan het bredere uiteinde van de elektrode.

7. De startelektrode volgens conclusie 1, waarbij genoemd posi-tioneringsmiddel middelen omvat in responsie op een geselecteerde sti¬mulus, voor het verwijderen van de startelektrode naar een positie dieop grotere afstand van genoemde boogbuis is gelegen dan de positie vande elektrode tijdens de aanvang van de ontlading.

8. De startelektrode volgens conclusie 7, waarbij genoemd bewegendmiddel middelen omvat voor het bewegen van de startelektrode in respon¬sie op de ontvangst van warmte-energie uit genoemde boogbuis.

9. De startelektrode volgens conclusie 6 in welke genoemd op warmte-energie reagerend bewegend middel ingericht is voor het terug¬verplaatsen van de startelektrode naar de boogbuis in responsie op heteindigen van de ontvangst van warmte-energie uit genoemde boogbuis.