NL8205026A

NL8205026A - Inrichting voorzien van een met tenminste twee inwendige elektroden uitgeruste metaaldampontladingsbuis.

Info

Publication number: NL8205026A
Application number: NL8205026A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-07-16
Also published as: FR2538949A1; GB2134701A; BE898569A; ES8407623A1; GB2134701B; SE8307172D0; MX155772A; ES528427A0; GB8333819D0; SE8307172L; SE462410B; DE3344021A1; AT383245B; CH662916A5; US4636691A; CA1205208A; ATA453283A; JPS59134599A; FR2538949B1

Description

t _........... .

PHN 10.539 1 N.V. Philips1 Gloeilanpenfabriéken te Eindhoven "Inrichting voorzien van een met tenminste twee inwendige elektroden uitgeruste metaaldanpontladingsbuis".

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voorzien van een met tenminste twee inwendige elektroden uitgeruste metaaldarrp-ontladingsbuis, en van een frequentie-cmzetter voor het via die elektroden met wisselstroom voeden van de ontladingsbuis, waarbij het in-5 wendige van de ontladingsbuis natrium bevat, en de uitgangsfrequentie van de frequentie-cmzetter minimaal 6 kHz is.

Een bekende inrichting van de aangeduide soort is bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.824.428. Bij die bekende inrichting wijkt de uitgangsfrequentie van de frequentie-anzet-10 ter slechts weinig af van de genoemde 6 kHz.

Een nadeel van die bekende inrichting is dat bij toepassing daarin van een lagedruknatriumdanpantladingsbuis de specifieke lichtstroom, bijvoorbeeld uitgedrukt in lumen per watt, van die ontladingsbuis in de regel niet groter is dan bij een voeding met een frequentie 15 van 50 è. 60 Hz.

De uitvinding beoogt voor een inrichting van de in de aanhef aangeduide soort aan te geven hoe daarin, bij toepassing van een lage-druknatriumdanpcntladingsbuis, een relatief grote specifieke lichtstroom van de ontladingsbuis verkregen kan worden.

20 Een inrichting volgens de uitvinding, voorzien van een met tenminste twee inwendige elektroden uitgeruste metaaldanpontladingsbuis, en van een frequentie-cmzetter voor het via die elektroden met wisselstroom voeden van de ontladingsbuis, waarbij het inwendige van de ontladingsbuis natrium bevat, en de uitgangsfrequentie van de frequentie-25 omzetter minimaal 6 kHz is, is daardoor gekenmerkt, dat de ontladingsbuis een een edelgas bevattende lagedruknatriumdanpontladingsbuis is, en dat de uitgangsfrequentie van de frequentie-cmzetter tenminste 80 kHz is.

Een voordeel van deze inrichting is dat de specifieke licht-30 stroom van de ontladingsbuis daarbij zeer groot is.

Ter toelichting diene het volgende. Het rendement van de voedingsinrichting, zoals van de frequentie-cmzetter, wordt daarbij in eerste instantie buiten beschouwing gelaten. Vergroting van de voedings- 8205026 PHN 10.539 2 t · 1 * frequentie, van een lagedruknatr iumiampontladingslamp, van 6 kHz tot circa 30 kHz toonde bij door de uitvinders uitgevoerde experimenten - bij konstant lampwattage - geen verhoging van de specifieke lichtstroom. Integendeel bij frequenties van 10 tot 30 kHz werd een daling 5 van de specifieke lichtstroom gekonstateerd. Tussen 30 kHz en circa 80 kHz blijkt een uit het oogpunt van rendement wisselvallig gebied te bestaan. De boog tussen de elektroden van de ontladingsbuis van de lage-druknatriumlamp blijkt dan - in de bedrijfskonditie - menigmaal onstabiel te kunnen zijn. De specifieke lichtstroom is dan soms hoog soms 10 laag.

Pas bij een nog hogere frequentie, teweten van tenminste 80 khz, treedt een stabiele situatie op waarbij de specifieke lichtstroom relatief groot is.

Het is de uitvinders gebleken, dat bij een verdere vergroting 15 van de voedingsfrequentie van de lagedruknatriumdampontladingslamp in het frequentiegebied boven 80 kHz de specifieke lichtstroom eerst toeneemt en daarna nagenoeg konstant blijft.

Opgemerkt kan worden dat de uitvinding berust qp de gedachte cm bij het voeden van een lagedruknatriumdairpontladingslamp de barrière 20 van circa 30 kHz te doorbreken. De uitvinding berust daarbij tevens op de gedachte on een frequentiegebied boven die 30 kHz aan te geven waarin de specifieke lichtstroom van de natriumlamp - bij kontinu bedrijf - vrij is van grote tijdelijke veranderingen. Dat wil in de regel zeggen een stabiele boog.

25 In dit verband zij nog opgemerkt dat bij het op zich zelf bekende, met een hogere frequentie dan 50 a 60 Hz, voeden van een ander type ontladingsbuis - teweten een lagedrukkwikdampontladingsbuis - reeds bij circa 20 kHz een aanzienlijk rendementswinst wordt geboekt. Het is een verdienste van de uitvinders dat zij ondanks dit feit, en ondanks de 30 - uit het oogpunt van specifieke lichtstroom - teleurstellende resul taten van het voeden van een lagedruknatriumlaitp bij frequenties tot zelfs 30 kHz toch die barrière hebben overschreden.

De uitgangsfrequentie van de frequentie-cmzetter, of te wel de voedingsfrequentie van de lagedruknatriundarrpontladingsbuis, zou 35 bijvoorbeeld enkele MHz kunnen bedragen.

Bij een voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding is de uitgangsfrequentie van de frequentie-omzetter hoogstens 800 kHz.

8205026 ·· '* FHN 10.539 3

Een voordeel van deze inrichting is dat er enerzijds - bij het ontwerpen ervan - geen rekening behoeft te worden gehouden met een beperking van een stoorstraling van de lamp, en van die van de bijbehorende f requentie-cmzetter, in het MHz gebied; en er anderzijds reeds menigmaal 5 bij die 800 kHz de kanstante hoge waarde van de specifieke lichtstroom van een lagednoknatriumdanpantladingslamp is bereikt.

Bij een verbetering van de genoemde voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding heeft de ontladingsbuis een praktisch cirkelvormige dwarsdoorsnede waarvan de inwendige diameter gelegen is 10 in het interval van 10 tot 20 irm.

Een voordeel van deze verbeterde voorkeursuitvoering is dat de specifieke lichtstroom bij een voeding in het aangegeven frequentie-interval van 80 kHz tot 800 kHz, ten opzichte van die bij een voeding met bijvoorbeeld 50 è. 60 Hz, dan procentueel aanzienlijk hoger is.

15 Bij een lagedruknatriumdanpontladingslairp met een ontladings buis waarvan de inwendige diameter kleiner is dan 10 mm bleek die procentuele winst kleiner te zijn. Een inwendige diameter van de ontladingsbuis van meer dan 20 nm leidt in de regel tot een onhandelbare lage-druknatriumdanpontladingslanp.

20 Bij een volgende voorkeursuitvoering van een inrichting vol gens de uitvinding maken de lagedruknatriumdarrpontladingsbuis en de f requentie-anzetter deel uit van dezelfde lanpeenheid, waarbij de lage-druknatriumdampontlad ingsbuis omgeven is door een transparante elektrisch geleidende laag.

25 Een voordeel van deze voorkeursuitvoering is onder meer dat de ontladingskuis op de frequentie-cmzetter kan worden aangesloten met behulp van relatief korte elektrische geleiders. Dit betekent, dat de zelfinduktie van die geleiders - bij de hoge frequentie van meer dan 80 kHz - slechts een geringe invloed heeft qp de voeding van de ont- 30 ladingsbuis. Een verder voordeel van deze voorkeursuitvoering is, dat de transparante elektrisch geleidende laag een stoorstraling - van het in de ontladingsbuis opgewekte elektrische veld - verkleint. Bij voorkeur wordt de geleidende laag elektrisch aangesloten, bijvoorbeeld op een elektrode van de ontladingsbuis.

35 De genoemde lanpeenheid kan bijvoorbeeld zijn voorzien van een voet, met een uitwendige schroefdraad, die past in een lamphouder voor een gloeilamp.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van 8205026 *1 * I ' PHN 10.539 4 een tekening. Hierin toont:

Fig. 1 een schematisch beeld van een inrichting volgens de uitvinding. Die inrichting cravat een frequentie-omzetter en een daarop aangesloten lagedruknatriuitdampontladingsbuis ; 5 Fig. 2 het elektrische circuit van de frequentie-omzetter van fig. 1;

Fig. 3 een - als lampeenheid uitgevoerde - tweede inrichting volgens de uitvinding.

In figuur 1 zijn 1 en 2 ingangsklenraen die bestemd zijn cm te 10 worden aangesloten op een wisselspanningsbron van bijvoorbeeld 120 Volt, 60 Hz. De kien 1 is aangesloten op een ingangsklem 3 van een frequentie-omzetter 4. De klem 2 is aangesloten op een ingangsklem 5 van de frequentie-omzetter 4.

Met 6 en 7 zijn uitgangsklemmen van de frequentie-omzetter aan- 15 geduid.

De klam 6 is aangesloten op een lagedruknatriumdampontladingslamp 10. De lamp 10 is als langsdoorsnede, deels als aanzicht, weergegeven.

De klem 7 van de frequentie-omzetter 4 is eveneens op de lamp 10 aangesloten.

De lamp 10 is voorzien van een U-vormig gebogen ontladingsbuis 11 welke crageven is door een buitenballon 12. Deze buitenballon 12 heeft de vorm van een cirkelcylinder. 13 stelt een lairpvoet voor, welke voorzien is van aansluitorganen voor de elektrische aansluiting op de frequentie-crazetter 4. De binnenwand van de buitenballon 12 is voorzien 25 van een indiumoxydelaag 14 welke voor natriumlicht doorlaatbaar is, doch infrarode straling reflekteert. Deze laag is met een streeplijn aangeduid . De laagdikte is circa 0,5 mikron. Aan het van de lairpvoet 13 afgekeerde einde van de buitenballon 12 bevindt zich een half bolvormig eindstuk 15. In elk van de uiteinden van de U-vormige ontladingsbuis be-30 vindt zich een elektrode 16 respektievelijk 17. Met 18 is een orgaan voor het afsteunen van de ontladingsbuis 11 ten opzichte van de buitenballon 12 aangeduid. De lengte van de lamp is circa 20 cm. De uitwendige diameter van de buitenballon 12 is circa 5 cm. De inwendige diameter van elk van de benen van de ontladingsbuis 11 is circa 1,5 cm. Dat wil zeg-35 gen dat die diameter is gelegen in het interval van 10 tot 20 mm. De ontladingsbuis bevat behalve een overmaat aan natrium ook een edelgas teweten neon met een toevoeging van 1% argon. De druk van het edelgas is circa 1150 Pascal. De lamp 10 kcrat in grote trekken overeen met die 8205026 PHN 10.539 5

*· I

welke beschreven is in de Nederlandse octrooiaanvrage 7611993 (PHN 8585).

In figuur 2 zijn met 3 en 5 weer de ingangsklenmen van de frequentie-cmzetter 4 aangeduid. Tevens zijn met 6 en 7 weer de uit-5 gangsklenmen van die frequentie-cmzetter aangeduid. De omzetter bestaat uit een AC-DC gedeelte gevolgd door een OC-PC balansomzetter.

Op de ingangsklenmen 3 en 5 van de frequentie-cmzetter is daartoe een diodebrug (30, 31, 32 en 33) aangesloten. De uitgangsklanken A en B van die diodebrug zijn met elkaar verbonden door een kondensator 10 34. Voorts is op klem A aangesloten een serieschakeling van een konden sator 35, een diode 36 en een verdere kondensator 37. De kondensator 37 is voorts via een spoel 38 met de klem B verbonden. De serieschakeling van de diode 36 en de kondensator 37 is overbrugd door een zenerdiode 39.

15 Op een verbindingspunt tussen de diode 36 en de kondensator 37 is aangesloten een weerstand 40. De andere zijde van die weerstand 40 is via een weerstand 41 aangesloten op de klem A. Die klem A is ook aangesloten qp een middenaftakking van een primaire wikkeling 42 van een transformator 43. Een uiteinde van de wikkeling 42 is verbonden met 20 de kollektor van een transistor 44. Een tweede uiteinde van de wikkeling 42 is verbonden met de kollektor van een transistor 45. De emitters van de beide transistoren 44 en 45 zijn met elkaar verbonden en voorts aangesloten op de spoel 38.

Een verbindingspunt tussen de weerstanden 40 en 41 is aange-25 sloten qp de basis van de transistor 44. De basis van die transistor 44 is voorts met de basis van de transistor 45 verbonden via een sekundaire wikkeling 46 van de transformator 43.

De primaire wikkeling 42 is overbrugd door een kondensator 47.

30 Tenslotte is de kollektor van de transistor 44 via een spoel 48 aangesloten qp de uitgangsklem 6, en is de kollektor van de transistor 45 via een kondensator 49 aangesloten op de uitgangsklem 7.

In een uitvoeringsvoorbeeld van de beschreven inrichting van fig. 1 enfig. 2, waarbij de spanning tussen de ingangsklenmen circa 35 1 20 Volt 60 Hz bedraagt is de uitgangsfrequentie van de frequentie- cmzetter 4 circa 160 kHz. Door de lamp 10 wordt daarbij circa 18 Watt opgencmen. De lichtstroom is circa 1980 lumen. De specifieke lichtstroom 8205026 • 1 EHN 10.539 6 is dientengevolge circa 110 lumen/watt.

Bij een voeding, niet volgens de uitvinding, van diezelfde lamp met 60 Hz - via een spaarlektransformator - en een wattage van de lamp 10 van eveneens 18 Watt, was de specifieke lichtstroom van de lamp 5 slechts 96 lumen/watt.

Het zogenaamde systeemrendement, van de kanbinatie van de frequentie-cmzetter 4 en de lamp 10, van de beschreven inrichting volgens de uitvinding is circa 90 lumen/watt.

Het systeemrendement van de vergelijkbare kcmbinatie, niet 10 volgens de uitvinding, met lamp 10 en spaar lektransformator op 60 Hz is slechts circa 55 lumen/watt.

In het voorbeeld van fig. 1 en fig. 2 hebben de circuitelementen ongeveer de volgende waarden:

De weerstand 40: 3,3 kOhm 15 De weerstand 41: 33 kOhm

De kondensator 34: 22^uF

De kondensator 35: 150pF

De kondensator 37: 15^uF

De kondensator 47: 1nF

20 De kondensator 49: 100nF

De spoel 38: 6mH

De spoel 48: 0,8mH.

Van de transformator 43 heeft elke helft van de primaire wikkeling circa 80 windingen. De sekundaire wikkeling 46 bestaat slechts uit één winding. 25 Bij elektrische voedingen van de getoonde lamp 10 (zie fig. 1) met wisselspanningen, van ook andere frequenties dan de uitgangsfrequentie van de frequentie-onzetter 4, zijn de in de tabel I genoteerde waarden van de specifieke lichtstroom gevonden. Het lampwattage is steeds 18 Watt.

Tabel I

30 _ ~ _

Frequentie Specifieke lichtstroom (kHz) (lumen/watt) 100 106 160 110 35 200 115 400 120 700 121 1000 121 8205026 .. '» - EHN 10.539 7

De keuze van het uitvoer ingsvoorbeeld van fig. 1 en fig. 2 (160 kHz) is mede bepaald door de eigenschappen - zoals bijvoorbeeld het rendenent - van de frequentie-omzetter 4.

Üit de tabel blijkt, dat bij toenemende frequentie de spe-5 cifieke lichtstroom van de lamp eerst stijgt en daarna praktisch kon-stant blijft.

In figuur 3 is, in aanzicht, een lampeenheid afgeheeld die voorzien is van een tweede inrichting volgens de uitvinding. In fig.3 is met 62 een cirkelcylindrische buitenballon aangeduid die een U-vormige 10 lagedruknatriumdanpontladingsbuis (niet getekend) omgeeft. De binnenwand van de buitenballan 62 is - op soortgelijke wijze als in de lartp van fig. 1 - voorzien van een indiumoxydelaag 64. Deze laag is èn transparant én elektrisch geleidend. De laag 64 is elektrisch aangesloten op een elektrode van de ontladingsbuis. Het transparant zijn van de laag 15 64 heeft betrekking op het natriumlicht dat in de lampeenheid wordt opgewekt. Het elektrisch geleidend zijn van de laag 64 beperkt onder meer de stoorstraling van de lanpeenheid.

De opbouw van de U-vormige ontladingsbuis (niet getekend), alsmede de vulling daarvan, is soortgelijk aan die van de ontladings- 20 buis 11 uit fig. 1. De elektrode-afstand in het geval van fig. 3 is echter groter. Het betreft hier namelijk een lamp van circa 35 Watt.

Met 65 is een frequentie-cmzetter aangeduid. Een lampvoet van de lanpeenheid heeft het verwijzingscijfer 66.

De diameter van de buitenballon 62 is circa 5 cm. De totale 25 lengte van de lanpeenheid is ongeveer 50 cm.

In een uitvoeringsvoorbeeld wordt de lampvoet 66 geplaatst in een lamphouder (niet getekend), en via deze gevoed met een wisselspanning van circa 220 Volt, 50 Hz.

Die wisselspanning wordt aangelegd tussen twee ingangs-30 klemmen van de frequentie-omzetter 65, op soortgelijke wijze als bij de frequentie-cmzetter 4 van fig. 1.

De uitgangsfrequentie van de omzetter 65 is in dit geval circa 215 kHz. Deze omzetter is bijvoorbeeld uitgerust met een halve brugschakeling. Uitgangsklemmen van de frequentie-cmzetter 65 zijn aangesloten op inwendige elektroden van de ontladingsbuis die zich binnen de buitenballon 62 bevindt.

In tabel II staan op de onderste regel de resultaten van 35 8205026 PHN 10.539 8 het lampgedeelte van de lampeenheid. Op de eerste regel staan/ ter vergelijking/ de resultaten verkregen bij het voeden van datzelfde lampge-deelte op een wijze niet volgens de uitvinding, teweten bij een voeding van het lampgedeelte - via een elektrische spoel - met een wisselspanning 5 van circa 50 Hz, bij eenzelfde lampwattage van 35 Watt.

Tabel II

Frequentie Lumen Specifieke lichtstroom (Hz) (lumen/watt) 10 50 5365 153 215 K 6130 175

Uit het een en ander blijkt dat de specifieke lichtstroom van 15 een lagedruknatriumlarnp, door een voeding in een speciaal gebied van hoge frequentie meer dan tien procent hoger kan zijn dan die bij de bekende laagfrequent voedingen van die lamp. Uit het oogpunt van energiebesparing is dit bij deze toch al efficiënte lichtbron een groot voordeel.

Het is denkbaar dat in een inrichting volgens de uitvinding 20 ook een lagedruknatriumdanpontladingsbuis van een ander wattage dan dat van de bovengenoemdengebruikt wordt.

De frequentie-omzetter kan bijvoorbeeld, meer dan één ontla-dingstuis voeden. Dit zou zich bijvoorbeeld kunnen voordoen in het geval van een verlichtingsarmatuur dat met twee of meer ontladingsbuizen is 25 uitgerust.

30 35 8205026

Claims

1. Inrichting voorzien van een niet tenminste twee inwendige elektroden uitgeruste metaa ldampontladingsbuis, en van een frequentie-omzetter voor het via die elektroden met wisselstroom voeden van de ontladingsbuis, waarbij het inwendige van de cntladingsbuis natrium be- 5 vat, en de uitgangsfrequentie van de frequentie-cmzetter minimaal 6 kHz is, met het kenmerk, dat de cntladingsbuis een een edelgas bevattende 1agedruknatriumdanpaitladingsbuis is, en dat de uitgangsfrequentie van de frequentie-cmzetter tenminste 80 kHz is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uit-10 gangsfrequentie van de frequentie-cmzetter hoogstens 800 kHz is.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ontladingsbuis een praktisch cirkelvormige dwarsdoorsnede heeft waarvan de inwendige diameter gelegen is in het interval van 10 tot 20 urn.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, 15 dat de lagedruknatriumdampontladingsbuis en de frequentie-cmzetter deel uitmaken van dezelfde lampeenheid, waarbij de lagedruknatriundairpont-ladingsbuis omgeven is door een transparante elektrisch geleidende laag. 20 25 30 8205026 35