182651. lajstromszámú szabadalom • Eljárás miniatűr nagynyomású fémgőz kisüléses lámpa működtetésére és miniatűr nagynyomású lámpaelrendezés
1 182651 2 A találmány tárgya eljárás miniatűr nagynyomású fémgőz kisüléses lámpa működtetésére és miniatűr nagynyomású lámpaelrendezés, ahol a lámpák kisülési térfogata 1 cm3-nél kezdődik és ennek egy töredékéig csökkenthető, és a lámpák előnyösen fém-halogenid töltésűek. A 730454 számú NSZK szabadalomban olyan nagynyomású kisüléses lámpákat ismertetnek, amelyek mérete sokkal kisebb, mint amit korábban praktikusnak találtak, azaz a lámpák kisüléses térfogata 1 cm3 vagy ennél kisebb volt. A maximális hatékonyságot biztosító kiképzés mellett ezek a nagy intenzitású lámpák nagyjából gömbalakú, keskenyfalú ívkamrákkal voltak ellátva, ahol a kamra alakja a kissé benyomott formától a lényegében hosszúkás alakig változott. A hatásfok*észrevehetően javult, ha a fémgőz nyomását 5-105 Pa-nál nagyobb értékre választották, sőt ezt a nyomást a méretek csökkentésével tovább lehetett fokozni. Az ilyen lámpák használatakor a nagy nyomással rendszerint együttjáró konvekciós ív instabilitás nem lépett fel, és a robbanás csekély bekövetkezési valószínűsége észrevehető veszélyt nem jelentett. A gyakorlatban kivitelezett lámpák teljesítményvagy méret-tartománya mintegy 100 wattnál kezdődött és egészen 10 watt alatti értékig lement, és a lámpák általános jellemzőit, beleértve a színvisszaadást, hatásfokot, a kezelhetőséget és az élettartamot, alkalmassá tették általános világítási célokra való felhasználásukat. Az ilyen nagynyomású miniatűr fémgőz lámpáknál egy kevésbé előnyös tulajdonság, a gyors deionizáció jelentkezett. 60 Hz-es váltakozó áramú hálózatról működtetve a félperiódusok között majdnem teljes deionizáció volt, és így a ballaszt-áramkörnek nagyon nagy újragyújtó feszültséget kellett előállítania. Különösen fém-halogenid lámpáknál, azok bemelegedése alatt, az ív-gyújtást követő első néhány másodpercben az újragyújtási feszültség különösen magas értékeket vesz fel. A miniatűr fém-halogenid lámpáknak az alacsony frekvenciás működtetésével kapcsolatos ezen deionizációs korlátái miatt a hagyományos 60 Hz-es ballaszt-áramkörök felhasználása számos hátránnyal járt. A találmány célja olyan tökéletesített eljárás vagy működtető rendszer létrehozása miniatűr fém-halogenid lámpákhoz, amely képes leküzdeni az alacsony működtetési frekvenciáknál tapasztalt gyors deionizáció miatt keletkező korlátozásokat, és amely lehetővé teszi kisméretű, praktikus és hatékony nagyfrekvenciás ballaszt-áramkörök alkalmazását. Általában, amikor a kereskedelemben kapható fémhalogenid lámpákat a 20—50 KHz-es frekvenciatartományban működtetik, akkor a lámpákban károsító akusztikus rezonanciák lépnek fel. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a jelen típusú miniatűr lámpáknál rezonanciamentes tartományok keletkeznek, ha a lámpaáram mintegy 20 és 50 KHz-es frekvenciák közé esik. Ezekben a tartományokban a stabil működés lehetséges. A lámpáknak rezonancia sávjai vannak, és ezekben a rezonancia-jelenségek három szintjét különböztethetjük meg : 1. Katasztrofális instabilitás, ahol az ív a falhoz kényszerül és a kvarcot gyorsan megolvasztja; 2. ív instabilitás, ahol a fény teljesítmény ingadozik, és az ív vándorol ; 3. Aureola (fényudvar) instabilitás, amelynél az ívet körülvevő fénylő udvar instabil. A leghasznosabb rezonanciamentes tartományok az első és második katasztrofális instabil sávok között helyezkednek el és ezek közvetlenül az első katasztrofális sáv alatt vannak 6 mm-nél kisebb belső átmérőjű lámpák esetén. Az ezekben a tartományokban levő viszonylag keskeny ív instabilitási és aureola instabilitási sávokat el kell kerülni. Ha a működési frekvenciákat ezeken a tartományokon belül, előnyösen pedig kiválasztott tervezési tartományablakokon belül választjuk meg, akkor stabil és hatékony lámpaműködést tapasztalunk praktikus és gazdaságos kivitelű, nagyfrekvenciás ballaszt áramkörök alkalmazása mellett. A találmányt a továbbiakban példák kapcsán a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1—4. ábrák miniatűr fém-halogenid kisüléses lámpák ívburáit szemléltetik, ahol az első stabil ívvel működik, a többi pedig az akusztikus instabilitás különböző változatait szemlélteti; az 5. ábra egy miniatűr fém-halogenid lámpa 60 Hz-es működésére jellemző feszültség-áram jelleggörbe, amely az újragyújtási csúcsfeszültséget is szemlélteti; a 6. ábra az újragyújtási feszültségnek a frekvenciafüggését szemléltető görbe, amely két buraméretre vonatkozik ; a 7. ábra a felmelegedés alatt az újragymjtási feszültségaránynak a frekvencia függését szemléltető diagram; a 8. ábra táblázatos formában szemlélteti az akusztikus rezonanciasávok és a stabil ablakok helyzetét a miniatűr, gömbalakú kisülési lámpák különböző átmérői mellett ; a 9. ábra egyetlen lámpaméret mellett a rezonanciaspektrum alakulását szemlélteti a higanysűrűség függvényében; és a 10. ábra szilárdtest felépítésű alkatrészekből kialakított nagyfrekvenciás ballaszt áramkör vázlatos kapcsolási rajza. Deionizációs jellemzők: A miniatűr nagynyomásos fémgőz lámpák és különösen a fém-halogenid lámpák alacsony frekvenciás működését befolyásoló, döntő villamos paramétert a jelentős újragyújtási feszültség létezése képezi, amely bemelegedéskor és működéskor tapasztalható. A feszültségesés az egyes félperiódusok végén az áramnak' a null-átmenetét követő időpontokban lép fel. Ennek jellegzetes formáját az 5. ábrán szemléltettük, amely szinuszos áramforrásból 60 Hz frekvenciával működ5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
