203426. lajstromszámú szabadalom • Falstabilizált fémgőz kisülőlámpa
5 HU 203 426 B 6 dós energiájú fém kombinádóját javasolja a DE IS 39 498 számú szabadalmi leírás. Xenon és más nemesgáz töltésű nagynyomású kisülőlámpáknál ugyanezt a hatást fém vagy fémsó adalékolása (lásd például a DE 22 36 973 és a DE 25 25 408 számú szabadalmi leírásokat) vagy pedig szélsőségesen magas falhőmérsékletek esetében különleges burkolóanyagok használata teszi lehetővé. A hangoztatott pozitív hatások hatékonyságával szemben azonban jelentős kételyek merültek fel, mivel a stacionáriusán működtetett kisülőlámpák plazmái százalékos tartományba eső és az alatti ionizációs fcárokkal rendelkeznek. Ezért az áram minden egyes növelése és azzal együtt a plazmahőmérséklet emelkedése a plazma villamos vezetőképességének olyan lényeges növekedéséhez vezet, hogy egy-kettőre az áramfeszültség jelleggörbe hanyatló ágában találjuk magunkat A találmánnyal célunk olyan falstabilizált fémgőz kisülőlámpa létrehozása általános világítási célokra, amely igen jó színvisszaadási tulajdonságok mellett 3000-4000 K tartományba eső színhőmérsékletű fényt sugároz ki, és amely alacsony névleges teljesítményeknél is jó fényhasznosítással rendelkezik. Egy ilyen fényforrásnak mindenféle korlátozás nélkül alkalmasnak kell lennie beltéri világítási célra történő használatra, különösen lakásokban a világítás céljára használt izzólámpák kiváltására úgy, hogy mindemellett jelentős energiamegtakarítást is lehetővé tesz. A találmánnyal megoldandó műszaki feladatot úgy fogalmazhatjuk meg, hogy a célul kitűzött kisülőlámpa megvalósításához olyan közeget kell találnunk, amely villamos kisülés során történő gerjesztése révén képes a látható spektrumtartományban intenzív kontinuum kibocsátására és ennek alapján 90 fölötti színvisszaadási indexek 3000-4000 K tartományba eső színhőmérséklet melletti realizálására. Feladatunk továbbá, hogy az említett közeg számára olyan plazmaállapotot találjunk, amelynél ez a kontinuum sugárzás jól hasznosítható módon létrehozható és végül meg kell határoznunk az ilyen plazmaállapot megvalósításához szükséges műszaki eszközöket is. Akitűzött feladat megoldása során olyan falstabilizált fémgőz kisülőlámpából indultunk ki, amelynek kisülési közeggel töltött fényáteresztő kisülőedénye és abban rögzített elektródái vannak. A továbbfejlesztés értelmében a kisülőedény kisülési tölteteként cézium és/vagy rubídiumgőz van betöltve és a kisülőlámpa olyan tápegységgel van összekötve, amely legalább 100 Hz követési frekvenciájú, legalább 10 ps impulzushosszúságú, legfeljebb 0,2 kitöltési tényezőjű impulzusokat szolgáltat, ahol az impulzus pillanatnyi teljesítményének a teljesítmény időbeli középértékéhez viszonyított aránya legalább 5 :1-hez. Ezek szerint az egy nehéz alkálifém például cézium, vagy rubidium gőzében létrejövő kisülést nagy követési frekvenciájú, kis kitöltési tényezőjű villamos impulzusokkal tápláljuk. Erre a célra a kisülésbe az impulzusok ideje alatt akkora pillanatnyi teljesítményt táplálunk, amely a kisülőedény élettartamának megóvása, illetve megnövelése érdekében a kisülőlámpa tartós üzemében megengedett közepes teljesítménynél legalább ötször nagyobb. Az impulzusok követési frekvenciáját 100 Hz vagy afölötti értékre választjuk úgy, hogy ez a frekvencia bőven az emberi szemre érvényes villogási frekvencia feletti értékű és így eleve elkerülhetők a különböző látás-fiziojógiai problémák. Az egyes impulzusok hossza abból az összefüggésből számítható ki, hogy a különböző módon betáplált összes teljesítmény egyenlő a lámpa tartós üzemében megengedett és az alkáli fémek elgőzölögtetéséhez szükséges közepes teljesítménnyel. Mindenesetre úgy az impulzusok alatti pillanatnyi teljesítmény, mint az impulzusok követési frekvenciája felülről behatárolandó oly módon, hogy az így számított impulzushosszúság ne csökkenjen 10 ps alá, mert különben a kisülés termikus lomhasága következtében a kívánt hatás csak tökéletlenül jön létre. Arra is lehetőség van, hogy a kisülést az egyes nagyenergiájú impulzusok között az átlagos áram legfeljebb 20%-át kitevő tartóárammal tartjuk fenn úgy, hogy a kisülés nem alszik ki és így nem kell minden egyes impulzus kezdetén újragyújtani. Ezen kívül összetett kisülési közegek alkalmazása esetén előnyös, ha az impulzusokat váltakozó polaritással kapcsoljuk a kisülőlámpára és a tartóáramot olyan szinkron váltakozóárammal valósítjuk meg, hogy a katafotézis következtében létrejövő színszétválasztódást megakadályozzuk. A stacionárius üzemű kisülésekhez képest váratlan módon sokszorosára emelkedő fénykihasználás az ezzel egyidejűleg jelentkező kiváló fény visszaadási tulajdonságokkal a cézium, illetve rubidium plazmák impulzustáplálásának elsőként történő megvalósítása révén a kiszámított konkrét feltételekkel, különböző tényezők előnyös együtthatásával magyarázhatók. Különösen az összes idejű középértékképzés során is a kifelé sugárzott rekombinációs kontinuum megnövekedése tapasztalható a fénytechnikai szempontból hatástalan rezonanciavonalak terhére, valamint megfigyelhető a hővezetés révén létrejövő energiaveszteségek viszonylagos csökkenése is. Az ismertetett üzemmód további előnyeként tekinthetjük, hogy olyan impulzusteljesítmények esetén, amelyek ötször vagy afölött nagyobbak a stacionárius üzemben megengedett teljesítménynél, az elektronsűrűség a teljesítmény további növekedésével nem nő együtt nevezetes mértékben. Ezért a villamos vezetőképesség is csupán lényegtelen mértékben növekszik, és a kisülés pozitív jelleggörbét nyer. Dy módot a fémgőz kisülőlámpáknál szokásos helyrabló, nehéz és jelentős veszteséget okozó áramkorlátozó alkatrészek feleslegessé válnak és a találmány szerinti kisülőlámpák táplálására szolgáló egységek felépítése rendkívül leegyszerűsödik. A találmány szerinti kisülőlámpa hatásfoka továbbnövelhető, ha a kisülési közegbe járulékosan nátriumot is adagolunk. A nátrium rezonanciavonalai 589 nm hullámhosszúságnál a sárga spektrumtartományban fekszenek, az emberi szem érzékenységének maximumához közel. A nátrium rezonanciavonalait impulzusüzemben is le tudja sugározni igen nagy fénytechnikai hatásfokkal, és emissziója hozzáadódik a fémgőz kisülőlámpa rekombinációs kontinuumának emissziójához, ami a kisülőlámpa fényhasznosításának további növekedését eredményezi. A megszokotthoz hasonló színhőmérséklet növekedést okoznak a találmány szerinti kisülőlámpa olyan kiviteli alakjai, amelyekben a kisülési közeghez higany és/vagy kadmium és/vagy cink adalékok járulnak. A kisülőlámpa impulzusüzemű táplálása révén megnövekedett plazmahőmérséklet következtében az E( gerjesztési energiával a 6,4-7,7 eV tartományban egyébként nehezen gerjeszthető 405,435,546 és 577/579 nm-es higany 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
