182678. lajstromszámú szabadalom • Hidegelektródás gázkisülési világítótest
3 182678 4 A találmány tárgya hidegelektródás, gázkisülésű világítótest, melynek hatásfoka jelentősen meghaladja a világítótest céljára eddig alkalmazott, ismert eszközökét. A világítótest mind a világítástechnikában, mind a kijelzéstechnikában (pl. reklám céljára, általában fénytájékoztatási célokra, s különösen műszertechnikai adatkijelzés céljára) széleskörűen alkalmazott építőelem, melynek alkalmazástechnikai sajátosságai, pl. az adott világítótesttel nyújtható szolgáltatások mennyisége és minősége, a szolgáltatás megbízhatósága és nem utolsósorban az ilyen építőelemekkel kialakított teljes berendezés vagy berendezés hálózat beruházási és üzemeltetési költségeire való kihatása messzemenően meghatározzák az ilyen világítótestekkel épített berendezések, berendezés hálózatok alkalmazhatóságát is. A világítástechnikában egyéb előnyös tulajdonságai miatt legelterjedtebben alkalmazott izzólámpa egyik fő hátránya a villamos energia fényenergiává alakításának rossz hatásfoka. Az izzólámpa ismert működési mechanizmusából következik, hogy a jelenleg elérhető, általában 3—5% körüli hatásfokhoz képest lényeges javulás nem várható, előreláthatólag az izzólámpa hatásfoka a jövőben is ilyen nagyságrendű lesz. Az izzólámpánál fellépő hőhatás —• mely a rossz hatásfoknak is okozója — egyéb alkalmazástechnikai hátrányokkal is jár. A hidegelektródás gázkisülésű világítótestekkel jóval kedvezőbb hatásfok érhető el, a hőfejlődés egyéb következményei is elkerülhetők, s az időben változó világítástechnikai effektusok is jobban kézben tarthatók, mint az izzólámpánál. Ismeretes pl., hogy az izzólámpának a kijelzőtechnikában való széles körű alkalmazásánál a szolgáltatási változatok bővítését korlátozza az a tény, hogy az izzólámpa hosszú utánvilágítása miatt a szem tehetetlenségére alapozott effektusoknak csak egy részé idézhető elő és csak nagy építőelem- és vezérléstechnikai ráfordítással. A hidegelektródás gázkisülésű világítótestekkel elméletileg elérhető hatásfok azonban az ismert kialakítású ilyen eszközökkel meg sem közelíthető. A nemesgázzal töltött kisülési lámpák energiaigénye típustól függően messzemenően eltérő, azt nemcsak az elektródák egymástól való távolsága befolyásolja, hanem a töltésnyomás értéke is. Optimális lenne a hatásfok, ha az ismert összefüggés alapján meghatároznánk az optimális töltésnyomást, mely a kisülési tér gyújtását biztosítja és ennek megfelelően üzemeltetnék a kisülési csövet. A gyakorlatban azonban az ismert megoldásoknál ennél nagyobb töltésnyomást kell alkalmazni. A kisülési térben elrendezett elektródák és az azokból üzem közben kilépő fémrészecskék gázt abszorbeálnak és ekkor már az eredetileg optimálisra beállított töltésnyomás lecsökken, nincs meg a tartós üzemhez szükséges töltésnyomás. Ezért szokásosan sokkal több nemesgázt töltenek a kisülési térbe, mint elvileg szükséges lenne. Az élettartamot így ugyan — kis mértékben — megnövelik, de az üzemi energiafogyasztás is megfelelően megnő, úgyszintén az elektródák terhelése is. A csőben keletkező szennyezés jelentős mértékben csökkenti a világító közeg aktivitását is. Az egységnyi villamos teljesítménnyel elérhető hasznos fényteljesítményként értelmezett hatásfokot tovább rontja az esetleg — mégpedig gyakran — alkalmazott fényterelő eszközök és mechanikai sérülés ellen védő eszközök (takarólemez, bura) fénynyelő hatása. Ha pl. jó fényáteresztő tulajdonságú védőburába helyezik a világító testet, a fényteljesítmény nagyrészét ugyan a bura átengedi, de a fényenergia még mindig számottevő hányadát elnyeli. A hatásfok javító intézkedések lehetőségét korlátozza az a tény, hogy azok megválasztásánál tekintettel kell lenni az adott világítótesttel szemben az adott alkalmazási helyen támasztott különféle követelményre. Ezért a hatásfokjavítás igen összetett problémákat vet fel és csak ezek együttes megoldásával érhető el megfelelő eredmény; a világítástechnikai fejlesztési tevékenységnek ma is fő törekvése, hogy az üzemi ráfordításként elhasznált villamos energiát a lehető legkisebb veszteséggel lehessen — a kívánt térben és adott esetben megfelelő időzítéssel — fényenergiává alakítani. A találmány alapja az a felismerés, hogy a hidegelektródás gázkisülési világítótestek üzemi ráfordítását akkor lehet optimálisan csökkenteni, ha úgy zárjuk ki a kisülési villamos teret gerjesztő elektródák és a kisülési közeg közötti közvetlen anyagi érintkezést, hogy az elektródákat és a kisülési közeget egymástól olyan üveg szigeteli el, mely az adott kisülési cső üzemi feltételei között képes vezetőként betáplálni a —- tápforrás felől az elektródákra bocsátott — villamos energiát a kisülési térbe. Ismeretes, hogy meghatározott adalékok alkalmazásával az üveg villamos vezető vagy félvezető (továbbiakban : vezető)' magatartású közeggé változtatható. Az ilyen vezetőképes üveget más alkalmazási körben már használtak. Ha a hidegelektródás kisülési cső buráját — legalább a palástfelület egy része mentén — elektron- vagy ionáram vezetésére'alkalmas vezetőképes üveg alkotja, akkor nincs közvetlen anyagi érintkezés az elektródá(k) és a kisülési közeg között és mégis optimális hatásfokkal tudjuk létrehozni a kisülés előidézéséhez szükséges villamos teret a kisülési térben. Ionáramos energiaközlés esetén a nagyfrekvenciásán táplált világítótest burájának teljes palástját is alkothatja vezetőképes üveg, pl. nátrium(-oxid) vagy litium(-oxid) tartalmú üveg. Elektronáramos energiaközlés esetén a burának legalább a mindenkori két szomszédos, eltérő potenciálra kapcsolandó elektróda közötti szakaszát nem-vezetőképes üvegből készítjük, s a burának legalább az elektródákkal külön-külön érintkező szakaszait vezetőképes üvegből. Adott esetben az elektronáram táplálta világítótest is készülhet homogén vezetőképes burával, ha a táplálás nagyfrekvenciás és egyetlen külső elektródát kontaktálunk, míg az ellentétes potenciált a külső légtér reprezentálja. E leírásban a nagyfrekvenciás jelzőt a hálózatinál nagyobb frekvenciára értjük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
