202673. lajstromszámú szabadalom • Világító bevonattal ellátott lámpa
1 HU 202673 B 2 Az 1. ábra szerinti lámpa ismert módon a szokásos 50 Hz-es hálózatra van csatlakoztatva. Gyújtás után a lámpaáram a 7 és 8 kisütő elektródák között folyik, és ezzel egyidejűleg a 12 kondenzátorelem feszültsége merőlegesen hat a lámpaáramra (9. ábra). Ez a merőeleges imyű feszültség megnöveli a 3 kisülési térben található plazma villamos ellenállását, miközben a plazma ellenállása az arra merőleges feszültséggel egyenes áranyban nő és főleg akkor, ha a lámpaáram áramsűrűsége a plazmában nagyobb. Ez a fizikai jelenség vezérli a villamos áram homogenitását a teljes 3 kisülési térben. Ha pl. egy helyileg korlátozott kis térben gyorsabban nő, mint egy szomszédos térben, akkor a villamos ellenállás a gyorsan növekvő áramsűrűségű térben a merőleges feszültség hatására gyorsabban nő, miáltal az áramsűrűség (mA/mm2) további növekedése ebben a korlátozott térben lefékeződik. Végeredményben ezáltal az egész 3 kisülési térben homogén áramsűrűség jön létre, ami az 1 lámpatest felszínén a látható fény szintén homogén fényeloszlását biztosítja. A 6. ábra szerint és mint már említettük, a 3 kisülési térben található plazma ellenállása a D távolságtól is függ. Ha az 1 lámpatest belső fala és a 2 belső elem külső fala közti D távolság csökken, akkor a plazma ellenállása megnő. A plazmának a kisülési hossz egy centiméterére jutó ellenállása a 6. ábra adataiból könnyen kiszámítható. A lámpahosszra jutó feszültség (V/cm), amit potenciálgradiensnek is nevezünk, a 6. ábrán a függőleges tegelyen látható, míg a lámpaáram áramsűrűsége (mA/mmm2) a vízszintes tegelyen van feltüntetve. A 6. ábra minden értékét merőleges feszültség nélkül mértük. A 6. ábra minden görbéje a feszültségnek az áramsűrűségtől való függését mutatja különböző D távolságok esetén. Az I görbénél a távolság D-13 mm, a II görbénél D-10 mm, a III görbénél D-8 mm, míg a IV görbénél D-5 mm. A lámpa D-5 mm távolság esetén mutatja a legnagyobb és D- 13 mm esetén a legkisebb potenciálgradiens értéket. A 6. ábra értékei jelentősen megváltoznak, ha a kondenzátorelemekre rövid impulzusidejű pulzáló feszültséget adunk. Ennél előnyös, ha a merőleges feszültség rövid idejű impulzusokból áll, és ha az impulzusok frekvenciája magas. Ehhez bármely ismert nagyfrekvenciás generátor felhasználható a merőleges feszültség előállítására, de azok a generátorok felelnek meg legjobban, amelyek olyan impulzusokat állítanak elő, amelyek felfutási ideje a nanoszekundumok (10-9 s) tartományában van. Ezért a 6 csatlakozóházban pl. egy a 37 06 385 sz. DE szabadalmi leírás szerinti kisméretű nagyfrekvenciás generátort helyeztünk el. Az így előállított monopoláris impulzusok frekvenciája széles spektrumban beállítható. Az impulzusok polaritása azonos a hálózati feszültséghordozó félperiódusának polaritásával. A 7. ábra sematikusan mutat egy oszcillográf görbét, amely az 50 Hz-es hálózati feszültség minden egyes félperiódusában egy monopoláris P impulzust hordoz. A függőleges tengelyen az impulzus feszültsége (V) van megadva, a vízszintes tengelyen pedig az idő (ms) látható. Ezeket a P impulzusokat adjuk a 12 kondenzátorelemekre. A 8. ábra a 3 kisülési térben a lámpafeszültség váltakozásának egy további sematikus képe, ahol a feszültség a P impulzusok hatására VI és V2 feszültség között váltakozik a P impulzussal egyidőben. A 7. ábrán ábrázolt frekvenciánál nagyobb frekvenciájú P impulzusok hatására természetesen a 3 kisülési térben is nagyobb frekvenciával váltakozik a lámpafeszültség. A váltakozó merőleges P impulzusokból álló feszültség a 12 kondenzátorelemeken a plazma oszcillálásához vezet a 3 kisülési térben, aminek frekvenciája független a 7 és 8 kisütő elektródák között folyó kisülési áram frekvenciájától. Bármely ismert 20 nagyfrekvenciás generátor, amely a 12 kondenzátorelemekre van csatlakoztatva, a 3 kisülési térben lévő plazma rezgését okozza és ezáltal javítja az ilyen lámpák fénykinyerését. A mellékelt 1. táblázat a fénykinyerés értékeit tartalmazza lumen/Watt-ban (lm/W) olyan lámpáknál, ahol a D távolság 5 mm, illetve 8 mm és különböző nagyságú, a 7 és 8 kisütő elektródák között átvezetett 50 Hz-es, illetve különböző nagyságú, a 12 kondenzátorelemeken keresztül átvezetett 35 kHz-es villamos energia jut a lámpába. Az 1. táblázat második oszlopa szerint a villamos energia 50 Hz-nél 88% és a villamos energia 35 kHz-nél 12%. Az 1. ábra szerinti lámpa fénykinyerése D=5 mm távolság esetén ennek megfelelően 157 lm/W és D=8 mm távolság esetén 128 lm/W. A táblázat 3. és 4. oszlopában található értékek más energiaviszonyok között adják meg a lámpa hatásfokát. Az 1. oszlop szerinti példánál nagyfrekvenciás generátor nélküli lámpa hatásfokát láthatjuk, ahol a 12 kondenzátorelemekre csak 50 Hz-es impulzusokat adtunk. Az 1. ábra szerinti lámpa ilyen egyszerű villamos kapcsolása esetén a fénykinyerés értéke 93 lm/W. Az 1. táblázat adataiból világosan látszik, hogy a nagyfrekvenciás generátor megtakarítható, mivel a nagyfrekvenciás energia csak kismértékben járul hozzá az összes villamos energiához. Például egy 30 W-os lámpánál a villamos energiából 35 kHz esetén csak mintegy 8 W, 50 Hz esetén pedig kb 22 W a részesedés. Egy ilyen lámpa kb. 4600 lumen fényerővel sugároz. A kompaktlámpa fénykinyerése a 4. ábra szerinti kb. 1,6-szor, nagyobb, mint az ismert hasonló kompaktlámpa fénykinyerése. A 4. ábra szerinti kompaktlámpánál egy 20 nagyfrekvenciás generátor alkalmazható, melynek frekvenciája kb 35 kHz. Még nagyobb hatékonyság érhető el, ha a 4. ábra szerinti kompaktlámpa a 37 06 385 sz. DE közzétételi irat szerinti kis méretű nagyfrekvenciás impulzusgenerátorral van üzemeltetve. A 4. ábra szerinti kompaktlámpa gyártási költségei lényegesen alacsonyabbak, mint a hasonló fénymennyiséget kisugárzó ismert kompaktlámpáknál. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Világítóbevonattal ellátott lámpa kívülről lámpatesttel (1) határolt kisülési térrel (3), amely kisülő elektródákat (7, 8), valamint egy hosszúkás, a kisülési teret (3) belülről határoló belső elemet (2) tartalmaz, ahol a lámpatest (1) egész belső fala és a belső elem (2) külső fala világító réteggel van bevonva, és a belső elem (2) belsejében teljes hosszának legalább egy szakaszán villamosán vezető anyag van elrendezve, amely egy kisülési elektródával villamosán össze van kötve, azzal jellemezve, hogy a belső elem (2) a belső terében 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
