189654. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa működtetésére
1 2 A találmány tárgya eljárás nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa működtetésére, amelynek hosszúkás kisülési utat körülzáró kisülőcsöve van, a kisülőcsőnek Le effektiv hosszúsága van, a kisülési úthossznak legalább 2/3 részén állandó S keresztmetszete van, a kisülőcsőben két elektróda van, amelyek Vége között jön létre a kisülés, a kisülő cső P nyomása működés közben legalább 170 . 103 Pa, és az eljárás során a lámpára egy vagy több, az időben szinuszosan váltakozó teljesítmény-komponensű energiaforrást kapcsolunk. Kisülési lámpákat gyakran működtetnek váltakozó feszültségforrásról, például a szokásos hálózati frekvenciával. Ismeretes az is, hogy a lámpákat nagyobb frekvencián is lehet működtetni. Ilyen váltakozó feszültségről történő működtetés esetén a lámpa periodikusan váltakozó értékű teljesítményt vesz fel. Amint az ismeretes, minden periodikusan váltakozó értékű teljesítmény * Fourier transzformáció segítségével különböző frekvenciájú, az időben szinuszosan váltakozó teljesítény-komponensek sorával írható le, amely sorok állandó értékű teljesítmény-komponenst is tartalmazhatnak. Ebben a leírásban és a hozzá kapcsolódó igénypontokban kisülőcső alatt egy olyan edényt értünk, amelynek Lg effektiv hosszúsága van, és a kisülőcsőnek állandó S keresztmetszetű részén a legnagyobb belső átmérőre az Lg/D > 2 összefüggés fennáll. Körkeresztmetszetű S keresztmetszet esetén a legnagyobb D belső átmérő megfelel a körkeresztmetszet d belső átmérőjének. A kisülőcső L effektiv hosszúsága a kisülőcső által körülzárt térfogatnak és az állandó S keresztmetszetű rész felületének hányadosa. Az Lg effektiv hosszúságot úgy kell figyelembevenni, hogy az az elektródák vége közötti hosszúságtól, amely mentén a kisülőcsőben állandó S keresztmetszete van, valamint a kisülőcső végtérfogatainak fennmaradó hosszaiból tevődik össze, amely kisülőcső végtérfogata erre a keresztmetszetre normalizálva van. A végtérfogat kifejezés alatt azt a térfogatot értjük, amelyet a kisülőcső az elektródák környezetében körülzár, levonva belőle az elektródák által elfoglalt térfogat.^ A „lámpa működése közben kifejezés alatt azt az állapotot értjük, amelyben stabil kisülés van az elektródák között, míg a „lámpa működésen kívüli állapota” kifejezés alatt azt az állapotot értjük, amelyben az elektródák között nincs jelen kisülés. Az irodalomból ismeretes nagynyomású nátrium kisülő lámpa működtetésére vonatkozó eljárás, amelynél nagyfrekvencia alkalmazásával például a kibocsátott fény színtulajdonságait javítják. A nagyfrekvenciával történő működtetés lehetővé teszi a stabilizáló ballaszt méreteinek csökkentését. Amikor egy lámpa váltakozó értékű teljesítménynyel működik, akkor a kisülési cső töltése gázrészében ennek megfelelő nyomásváltozások jönnek létre. Bizonyos körülmények között ez nyomás-állóhullámokat hozhat létre. Ezt a jelenséget „akusztikus rezonanciának nevezik. Az akusztikus rezonanciák következtében a kisülés helyzetéből kikényszerül, amikoris ív instabilitások keletkeznek. Amikor a kisülés kikényszerül a helyzetéből, akkor ez azt eredményezi, hogy a lámpa tulajdonságai megváltoznak, és azt is eredményezi, hogy a lámpa kialszik. Nagyfrekvenciával működtetett lámpa ismeretes a 4 052 636. számú amerikai szabadalmi .leírásból. Ebben az ismert szabadalmi leírásban azt javasolták, hogy az elektródák végei közötti távolságot 0,8-szor kisebbre kell választani annak érdekében, hogy a periódikusan változó értékű teljesítménnyel működtetett ismert lámpában a longitudinális akusztikus rezonanciák következtében fellépő ív instabilitást elkerüljék. Ehhez a lámpát egyirányú feszültség-impulzusokkal működtették, amelynek ismétlődési frekvenciája 1 kHz és 667 Hz volt, és az impulzus kitöltési idő 20%-os volt. A kísérletek azt igazolták, hogy az említett szabadalmi leírásban ismertetett intézkedés csak korlátozott körülmények között alkalmazható. A szabadalmi leírásban ismertetett teljesítmény-alakokkal és a javasolt eszközzel valóban elkerülhető a longitudinális akusztikus rezonanciák következtében fellépő ív instabilitás, azonban azt találtuk, hogy ha egy ilyen nagynyomású kisülési lámpát más alakú teljesítménnyel működtetünk, akkor a longitudinális akusztikus rezonanciák következtében ív stabilitás ismét fellép. Ezen ismert lámpa kisülő csövének töltése viszonylag kisnyomású volt. Valójában arra lehet következtetni, hogy az ismert lámpa kisülő csövének töltése működés közben nem volt magasabb, mint 155x 103 Pa, és a nátrium nyomása nem volt magasabb, mint 20x103 Pa. ^Nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpákat általában közvilágítási célokra használnak, mint például utcai világításra, mivel ezeknek nagy a fényhatásfokuk. Különleges intézkedések nélkül azonban ezek a lámpák nem különösebben alkalmasak belső világításra, például sportcsarnokoknál, és bizonyosan nem alkalmasak lakótéri világításra, mivel azok színvisszaadása kevéssé kielégítő. Belsőtéri világításra szolgáló fényforrásokhoz az szükséges, hogy a kibocsátott sugárzás általános Ra színvisszaadási tényezője legalább 60 legyen. Ismeretes az, hogy az általános Ra színvisszaadási tényező eléri a belsőtéri világításhoz szükséges értéket, ha a nátrium nyomása a lámpa működése közben nagyobb, mint amekkora az az ismert lámpa esetén, vagyis legalább 30x103 Pa, és ekkor a kisülő cső töltésének nyomása megfelelően magasabb. Azt találtuk, hogy a kisülő csőben lévő akusztikus rezonancia következtében fellépő ív instabilitás nagymértékben függ a töltés nyomásától olymódon, hogy a magasabb nyomás könnyebben vezet az ív instabilitáshoz. A találmány elé célul tűztük ki egy olyan intézkedés kidolgozását, amelynek segítségével a longitudinális akusztikus rezonancia következtében fellépő ív instabilitás elkerülhető, még a töltés magasabb nyomásánál is. A találmány szerint a bevezetőben körülírt lámpa működtetésére szolgáló eljárást az jellemzi, hogy legalább az egyik komponensnek 7j frekvenciája van, amelyre az i - 0,45 < 2,33 TjL. <i*0,45 feltétel áll fenn, ahol i egy pozitív egész szám, c a kisülő cső gáztöltésében a lámpa működése közben az átlagos hangterjedési sebesség m/s-ben, és a lámpára rákapcsolt valamennyi teljesítmény komponensre az My, . fj . P . d < 185 feltétel teljesül, ahol Myj a 7j frekvenciájú teljesítmény-komponens modulációs mélysége, fj a lámpa geometriai tényezője, d az S kereszt189 654 S 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
