DE69310055T2 - Fluoreszenz Lampe - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fluoreszenzlampen und mehr im besonderen auf eine Abschirmung für eine elektrodenlose Fluoreszenzlampe zum Verringern der elektromagnetischen Störung (EMI) und der dielektrischen Verluste des Kernes einer soleniodalen bzw. zylinderförmigen Antriebsspule.
- Elektrodenlose Fluoreszenzlampen erfordern im allgemeinen weniger elektrische Leistung zum Betrieb als konventionelle Glühlampen, und sie sind daher im allgemeinen wirksamer als Glühlampen auf der Grundlage der Lumen/Watt. Einige elektrodenlose Fluoreszenzlampen wurden daher entworfen, um Glühlampen in Standard-Beleuchtungskörpern zu ersetzen. Wie typische Glühlampen, hat eine elektrodenlose Fluoreszenzlampe einen kugelförmigen Kolben oder eine äußere Hülle. Der Kolben einer elektrodenlosen Fluoreszenzlampe enthalt eine konventionelle Fluoreszenzlampen-Füllung, d.h., eine Mischung eines Edelgases (z.B. Krypton und/oder Argon) und von Quecksilber- oder Cadmiumdampf. Eine solenoidale Antriebsspule ist innerhalb eines einspringenden Hohlraumes innerhalb des Kolbens angeordnet. Bei einigen elektrodenlosen Fluoreszenzlampen ist die Antriebsspule um einen Ferritstab gewickelt, der wie ein Transformatorkern wirkt, wobei die Spule als die Primärwicklung des Transformators und die gasförmige Füllung als die Sekundärwicklung des Transfdrmators wirkt.
- Bei Anregung durch eine Leistungszufuhr von Radiofrequenz fließt ein Strom durch die Antriebsspule, bildet ein Radiofrequenz-Magnetfeld innerhalb des Kolbens aus, das das darin enthaltene Gas ionisiert und anregt, was zu einer UV-Entladung fährt. UV-Strahlung von der Entladung wird durch einen Leuchtstoff-Überzug auf der inneren Oberfläche des Kolbens absorbiert, wodurch die Emission sichtbarer Strahlung durch die l"ampe angeregt wird.
- Ein Problem bei elektrodenlosen Fluoreszenzlampen ist, daß das elektrische Feld zwischen der Spule und dem Plasma zu EMI-Strömen führt. Solche EMI-Ströme übersteigen typischerweise die durch Behörden (z.B. die Federal Communication Commission in den USA) festgesetzten Grenzen. Weiter induziert bei elektrodenlosen Fluoreszenzlampen mit einem Ferritkern das elektrische Feld zwischen dem Kern und der Spule einen Stromfluß in dem Kern, der zu zusätzlichen Verlusten führt, die ein Überhitzen des Kernes und ein Löschen der Entladung verursachen können.
- Die EP-A-0 198 523 offenbart eine elektrodenlose Fluoreszenzlampe, bei der die Wicklung von einem dünnwandigen zylindrischen Metallkörper umgeben ist, der elektrisch davon isoliert ist und an mindestens einem Bereich unterbrochen und mit einem Bezugspotential der Schaltung verbunden ist.
- Es ist erwünscht, die durch elektrodenlose Fluoreszenzlampen erzeugten elektromagnetischen Störungen zu verringern, um damit den weitgehenden Ersatz von Glühlampen zu ermöglichen und die dielektrischen Verluste elektrodenloser Fluoreszenzlampen mit Ferritkernen zu verringern.
- Gemäß der Erfindung wird eine elektrodenlose Fluoreszenzlampe geschaffen, umfassend: einen lichtdurchlässigen Kolben, der eine ionisierbare, gasformige Füllung enthält, um eine Bogenentladung zu unterstützen, wenn sie einem Magnetfeld von Radiofrequenz ausgesetzt ist, und um, als Ergebnis dessen, UV-Strahlung zu emittieren, wobei der Kolben im Inneren einen Leuchtstoff-Überzug aufweist, um sichtbare Strahlung zu emittieren, wenn er durch die UV-Strahlung angeregt wird; eine Wicklung, die um einen induktiven Kern herum angeordnet und innerhalb eines einspringenden Hohlraumes des Kolbens angeordnet ist, um mit einer Zufuhreinrichtung von Radiofrequenz zu koppeln und das Magnetfeld von Radiofrequenz um die Wicklung herum einzurichten, wobei der induktive Kern zylindrisch mit einer Längsachse ausgebildet ist, einer äußeren Abschirmung für elektromagnetische Störungen (EMI), die um die Wicklung gewickelt ist, wobei die EMI-Abschirmung mehrere Metallbander umfaßt, die auf einem flexiblen dielektrischen Material angeordnet sind, wobei die Metallbänder in einer azimutalen Richtung unterbrochen sind, um ein Kurzschließen der Entladung zu vermeiden, und sie mit einer Schaltungs-Erdung gekoppelt sind, gekennzeichnet durch: eine innere Abschirmung, die zwischen dem Kern und der Wicklung angeordnet ist, wobei die innere Abschlrmung mehrere Metallbänder umfaßt, die auf einem dielektrischen Material angeordnet sind, wobei die Metallbänder der inneren Abschirmung mit der Schaltungs-Erdung gekoppelt sind.
- Indem man so den Kern abschirmt, wird die Kapazität zwischen der Spule und dem Kern wirksam kurzgeschlossen, was dielektrische Verluste des Kernes beträchtlich verringert oder beseitigt. Die äußere Abschirmung verringert beträchtlich die durch die Antriebsspule erzeugten, elektromagnetischen Störungen.
- Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlich, in der zeigen:
- Figur 1 eine typische elektrodenlose Fluoreszenzlampe, teilweise geschnitten;
- Figuren 2a und 2b Vorder- bzw. perspektivische Darstellungen einer Abschirmungskonfiguration für eine elektrodenlose Fluoreszenzlampe gemäß der vorliegenden Erfindung und
- Figuren 3a-3b, 4a-4b und 5a-5b die Konstruktion einer elektrodenlosen Fluoreszenzlampe mit inneren und äußeren Abschirmungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Figur 1 veranschaulicht eine typische elektrodenlose Fluoreszenzlampe 10 mit einem kugelformigen Kolben 12, der eine ionisierbare, gasformige Füllung enthält. Eine geeignete Füllung umfaßt, z.B., eine Mischung eines Edelgases (z.B. Krypton und/oder Argon) und Quecksilberdampf und/oder Cadmiumdampf. Ein Induktions-Transformatorkern 14 (z.B. aus Ferrit) mit einer Spule oder Wicklung 16 daraufist innerhalb eines einspringenden Hohlraumes 17 angeordnet, der in dem Kolben 12 ausgebildet ist. Die inneren Oberflächen des Kolbens 12 sind in bekannter Weise mit einem geeigneten Leuchtstoff überzogen, der zum Emittieren sichtbarer Strahlung bei Absorption von UV-Strahlung angeregt wird. Der Kolben 12 paßt in eine Standard-Sockelbaueinheit (z.B. einen Standard Edison-Schraubsockel, der nicht gezeigt ist) zur Verbindung mit einer Radiofrequenz-Leistungszufuhr, die innerhalb des Lampensockels oder außerhalb davon, wie erwünscht, angeordnet sein kann.
- Während des Betriebes fließt Strom durch die Wicklung 16 und bildet im Transformatorkern 14 ein Magnetfeld von Radiofrequenz aus. Das Magnetfeld innerhalb des Transformatorkernes 14 induziert ein elektrisches Feld innerhalb des Kolbens 12, das das darin enthaltene Gas ionisiert und anregt, was zu einer UV-Entladung 18 führt. UV-Strahlung von der Entladung 18 wird durch den Leuchtstoffüberzug auf der inneren Oberfläche der Lampe absorbiert, wodurch die Emission sichtbarer Strahlung durch die Lampe angeregt wird.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine innere Abschirmung zwischen dem Kern 14 und der Wicklung 16 und eine äußere Abschirmung um die Wicklung 16 herum angeordnet. Die innere Abschirmung wirkt als Kurzschluß zwischen der Kapazität zwischen der Wicklung und dem Kern, wodurch dielektrische Verluste des Kernes beträchtlich verringert oder beseitigt werden, und die äußere Abschirmung verringert durch die Wicklung erzeugte EMI beträchtlich.
- Figur 2a zeigt in planarer Ansicht eine bevorzugte Konfiguration für eine innere und äußere Abschirmung gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 2b ist eine perspektivische Ansicht der Abschirmung der Figur 2a. Die Abschirmung umfaßt vertikale Metallbänder 20 (z.B. aus Kupfer), die auf eine dielektrische Folie 22 (z.B. aus Kapton-Polyimidfilm, hergestellt durch E.I. du Pont de Nemours and Company) geätzt sind. Die Metallbänder 20 hängen in der horizontalen Richtung nicht zusammen, um Wirbelströme zu minimieren, die das Plasma wirksam kurzschließen würden. Weiter sind die Metallbänder genügend dünn, um Wirbelströme im Querschnitt zu vermeiden, die zu den Verlustend der Spule beitragen würden.
- Die Metallbänder 20 sind durch einen horizontalen Leiter 24 miteinander gekoppelt, der im Bodenteil der dielektrischen Folie 22 geätzt ist. Durch Anordnen des horizontalen Leiters am Boden der Struktur hat dieser den minimalen Einfluß auf das um die Wicklung 16 herum gebildete Magnetfeld. Ein Kupfer-Anschluß 26 ist zur Verbindung des Leiters 24 mit der Schaltungserdung vorhanden, um den Kern und das Plasma von dem um die Wicklung herum erzeugten, elektrischen Feld abzuschirmen. Aufjeder Seite des Laminates ist genügend Abstand 28 vorhanden, um sicherzustellen, daß die horizontale Verbindung 24 keine kurzgeschlossene Windung bildet, wenn die flexible Abschirmung um den Kern gewickelt ist.
- Vorteilhafterweise führt der Einsatz eines Laminates aus Kupferikapton-Polyimidfilm zu einer sehr dünnen Abschirmung, die nicht viel Raum in dem einspringenden Hohlraum der Lampe benötigt. Der Einsatz eines dünnen Leiters verringert irgendwelche Wirbelstrom-Verluste, und der Gebrauch vieler Metallbänder minimiert ebenfalls Wirbelströme. Als ein anderer Vorteil hat Kapton-Polyimidfilm eine hohe Durchbruchsfeldstärke, so daß die Wicklung und die Abschirmung in großer Nähe ohne Gefahr eines die lektrischen Durchbruches aufgrund des elektrischen Feldes der Spule angeordnet werden können.
- Die Figuren 3a und 3b veranschaulichen eine innere Abschirmung 30, die, wie in Figur 2 konfiguriert, derart um den Kern 14 gewickelt ist, daß die Bänder 20 parallel zur Längsachse 31 des Kernes liegen. Obwohl der gezeigte Kapton-Polyimidfilm benachbart dem Kern mit freiliegenden Kupferbändern 20 angeordnet ist, könnten die Kupferbänder alternativ benachbart dem Kern angeordnet sein, um die dielektrische Festigkeit des Polyimidfilms zu nutzen, um das Feld zwischen der Wicklung und der Abschirmung aufrechtzuerhalten, falls erwünscht.
- Die Figuren 4a und 4b zeigen, wie die Wicklung 16 um die äußere Abschirmung 30 angeordnet ist, und die Figuren 5a und 5b zeigen die Position der äußeren Abschirmung 40, die wie in Figur 2 konfiguriert ist, um die Wicklung herum (in den Figuren 5a-5b sind die Bezugsziffern' dazu benutzt, um die Elemente der inneren Abschirmung 30 von denen der äußeren Abschirmung 40 zu unterscheiden.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die äußere Abschirmung 40 kürzer ausgebildet als die Antriebsspule 16, wobei mindestens die obere Windung der Spule freigelegt ist, so daß die elektrischen Feidlinien von der oberen Windung der Spule zur geerdeten Abschirmung die Entladung durchdringen und den Durchbruch des Gases zur Zündung der Lampe sicherstellen.
Claims (9)
1. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe (10), umfassend:
einen lichtdurchlässigen Kolben (12), der eine ionisierbare, gasförmige Füllung enthält, um
eine Bogenentladung zu unterstützen, wenn sie einem Magnetfeld von Radiofrequenz ausgesetzt
ist, und um, als Ergebnis dessen, UV-Strahlung zu emittieren, wobei der Kolben (12) im Inneren
einen Leuchtstoff-Überzug aufweist, um sichtbare Strahlung zu emittieren, wenn er durch die UV-
Strahlung angeregt wird;
eine Wicklung (16), die um einen induktiven Kern (14) herum angeordnet und innerhalb
eines einspringenden Hohlraumes (17) des Kolbens (12) angeordnet ist, um mit einer
Zufuhreinrichtung von Radiofrequenz zu koppeln und das Magnetfeld von Radiofrequenz um die Wicklung
(16) herum einzurichten, wobei der induktive Kern (14) zylindrisch mit einer Längsachse (31)
ausgebildet ist,
einer äußeren Abschirmung (40) für elektromagnetische Störungen (EMI), die um die
Wicklung (16) gewickelt ist, wobei die EMI-Abschirmung (40) mehrere Metallbänder (20') umfaßt, die auf
einem flexiblen dielektrischen Material (22') angeordnet sind, wobei die Metallbänder (20') in einer
azimutalen Richtung unterbrochen sind, um ein Kurzschließen der Entladung zu vermeiden, und
sie mit einer &haltungs-Erdung gekoppelt sind, gekennzeichnet durch:
eine innere Abschirmung (30), die zwischen dem Kern (14) und der Wicklung (16)
angeordnet ist, wobei die innere Abschirmung (30) mehrere Metallbänder (20) umfaßt, die auf einem
dielektrischen Material (22) angeordnet sind, wobei die Metallbänder (20) der inneren Abschirmung (30)
mit der Schaltungs-Erdung gekoppelt sind.
2. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 1, worin die Metallbänder (20,20') der
EMI-Abschirmung (40) und/oder der inneren Abschirmung (30) parallel zur Achse des Kernes (14)
liegen.
3. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 2, worin die Metallbänder (20') der EMI-
Abschirmung (40) durch einen senkrecht dazu angeordneten Leiter (24') miteinander gekoppelt
sind.
4. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 3, worin der Leiter (24') zum Boden des
Kolbens (12) hin angeordnet ist.
5. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 1, worin die Metallbänder (20,20') der
EMI-Abschirmung (40) und/oder der inneren Abschirmung (30) aus Kupfer zusammengesetzt sind.
6. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 1, worin das dielektrische Material (22)
der EMI-Abchirmung (40) und/oder der inneren Abschirmung (30) aus einem Polyimidfilm
zusammengesetzt ist.
7. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 1, worin die EMI-Abschirmung (40) alle
Windungen der Wicklung (16) abdeckt.
8. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 1, worin mindestens eine Windung der
Wicklung (16) nicht durch die EMI-Abschirmung (40) abgedeckt ist.
9. Elektrodenlose Fluoreszenzlampe nach Anspruch 8, worin die eine Windung die obere
Windung der Wicklung (16) umfaßt.
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