182651. lajstromszámú szabadalom • Eljárás miniatűr nagynyomású fémgőz kisüléses lámpa működtetésére és miniatűr nagynyomású lámpaelrendezés
5 182651 6 körökből származó rádió- és televíziózavarok szintén komoly problémákat jelentenek. Akusztikus rezonancia A károsító akusztikus rezonanciák megjelenése az egyéb nagy intenzitású lámpákban, mint például a nátrium és higany lámpákban már jól ismert jelenség. Az ezzel kapcsolatos ismereteket a találmány megjelenését megelőző időpontban az alábbiakban foglaljuk össze : 1. A lámpákban az akusztikus rezgések az áramforrás teljesítményének frekvenciájában következnek be, amely a hálózat vagy az áram frekvenciájának kétszerese. Ezek a rezgések a gázban sűrűség-hullámként terjednek, és ebből adódik, hogy a rezgéseket akusztikus zavaroknak vagy 20 kHz feletti frekvenciáknál ultrahang zavaroknak tekinthetjük. 2. A kereskedelemben kapható szokásos fém-halogenid lámpákat a rezonancia jelenségek miatt nem lehet 20 kHz és 50 kHz között működteti. 3. Bármely áram burkoló görbéjének vagy jelalakjának még 10%-os értékű, csekély nagyfrekvenciás modulációja is elegendő lehet akusztikus rezonancia keltésére. Rezonanciamentes tartomány miniatűr lámpákban A lámpaburákban levő gáz rezonancia módusainak kiszámolására vonatkozó és hőmérsékletre, továbbá gázféleségre átlagolt hangsebességen alapuló egyszerű elméleti modellál nem lehetett a közönségesen kapható, fémhalogenid lámpákon végzett mérések során megfigyelt akusztikus rezonanciák frekvencia helyeit vagy frekvencia szélességét megjósolni. Egy 9 mm-es külső átmérőjű és 10 mm-es tényleges hosszú gömb alakú ívlámpa vizsgálata során azonban azt tapasztaltuk, hogy 80 wattos bemeneti teljesítmény mellett 20 kHz-es frekvencián stabil működés következett be, és a rezonanciamentes t artomány sávszélessége 100 Hz körül volt. Úgy gondoltuk, hogy kisebb lámpaméret és a gömböt jobban közelítő bura alak esetében a rezonanciamentes sáv frekvenciája megemelkedne és szélesebbé is válna. Ezáltal lehetőség nyílt arra, hogy a miniatűr fém-halogenid lámpák összes mérete mellett, ahol a lámpák kisülési kamrájának térfogata 1 cm3-nél kisebb, találjunk 20 és 50 kHz között, rezonanciamentes, stabil tartományt. Az ezt követő lámpák kisebbek és a gömböt jobban megközelítő alakúak voltak. A későbbiekben leírt blocking oszcillátoros ballaszt áramkör használatával stabil működési tartományt találtunk a 6 mm-es külső átmérőjű és mintegy 5 mm-es belső átmérőjű gömb alakú lámpánál. Ennél a lámpánál a rezonanciamentes tartomány középpontja körülbelül 33 kHz-en volt 10 kHz körüli sávszélességgel. Az előrejelző modell hiánya Már lehetőség van arra, hogy felsoroljuk azokat a lényeges jellemzőket, amelyekre olyan modell esetében szükség lenne, amellyel a miniatűr fém-halogenid lámpákban levő akusztikus rezonancia megjelenését és sávszélességét meg lehetne jósolni. Az ívkamra geometriai kiképzését figyelembe kell venni mind a hajtóerő szempontjából, amelyet az ív képez, mind pedig a fal határ feltételei tekintetében. Síkhullámok esetében a sebesség kettőnél nagyobb tényezőnek megfelelően változhat a lámpában fellépő hőmérséklet gradiens következtében, ezért ezt figyelembe kell venni a gázkeveredés miatt bekövetkező nem-Iinearitás lehetőségével együtt. Az abszolút gázsűrűség is tényezőként jelentkezik, mert egy határnál a sűrűségváltozás által előidézett visszavert hullám amplitúdója függ a gáz—gőz közegen keresztül mért akusztikai impedancia és a határoló anyag akusztikai impedanciája arányától. A kielégítő elméleti modell bonyolultsága miatt a problémát kísérleti úton közelítettük. Instabilitási sávok Megvizsgáltuk a miniatűr fém-halogenid lámpák akusztikus rezonancia spektrumait a buraátmérő, a higanysűrűség és az elektródtávolság függvényeként, döntően gömb alakú burák esetében, vagy közelítően gömb alakzatoknál. A méréseket egy olyan frekvenciatartományon keresztül végeztem, amely egyenáramnál kezdődik, és egészen 250 kHz-ig tart, ahol a 20 és 50 kHz közötti tartományra külön hangsúlyt helyeztünk. A váltakozó áramú mérések alatt szinuszos áramforrást használtunk és soros induktivitást, amely a lámpákon keresztülfolyó áramot korlátozta. Most az 1. ábrára hivatkozunk, ahol az ívcső tipikus egy miniatűr fém-halogenid lámpa belső kisülésű burájára. A bura kvarcból vagy ömlesztett szilícium-dioxidból állt, amelyet a hőkiterjedésnek megfelelően képeztünk ki, és lágyulásra hevítés közben belőle kvarcburát készítettünk. A 2 és 3 nyakrészeket úgy képeztük ki, hogy a kvarcburát nyakkal lefelé fordítva szabadon hagytuk, hogy a felületi feszültség érvényesüljön. A bemutatott példa esetében a falvastagság kb. 0,5 mm volt, a belső átmérő körülbelül 6 mm, a bura térfogata pedig közelítően 0,11 cnd-re adódott. Volfrámból készült tűszerű 4, 5 elektródokat helyeztünk a bura tengelyébe, és ezek szemközti végei között, a példakénti esetben 3 mm-es elektródközti ívrés képződött. A tűket előnyösen lézer hegesztéssel tompán molibdén fóliából kiképzett 6, 7 bevezetőkhöz csatlakoztattuk. A volfrám elektródok hátsó vége és a molibdén bevezetőkhöz csatlakozó lézer hegesztés az ömlesztett szilícium-dioxidba van beágyazva, és ez megfelelő merevséget biztosít még a molibdén bevezetők papírvékony részei alkalmazásakor is. Az elektródok lezárási eljárásánál a fóliarészeket a 2, 3 nyakrészek megömlesztett szilícium-dioxid anyaga nedvesíti és ez hermetikus tömítést biztosít. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
