專利名稱：一種無電極照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源電器領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無電極照明裝置。
背景技術(shù)：
最早的無極燈專利由P.C.Hewitt在1907年的US 843 534中提出，其結(jié)構(gòu)包括球形泡殼內(nèi)充少量汞和在球形泡殼外面包圍的線圈，放電的驅(qū)動頻率為125-300Hz。Hewitt的發(fā)明奠定了射頻無極放電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。1970年J.M.Anderson在其專利US3500118中提出了一種外置感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)，在一個環(huán)形密閉的泡殼外放置感應(yīng)線圈。1977年Hollister在其專利US4010400中，提出在低電壓大電流的情況下無電極熒光燈會更高效，采用鐵氧體磁芯耦合，在電壓10伏特和電流3安培條件下，鐵氧體的損耗小于3W。上述專利給出了無極燈的基本結(jié)構(gòu)，并逐步進(jìn)行改進(jìn)。1996年的PCT專利WO9710610中描述了一種無電極熒光燈，雖然在結(jié)構(gòu)上沒有實質(zhì)性變化，但是強(qiáng)調(diào)了充入壓強(qiáng)低于0.5乇的汞蒸氣和緩沖氣體，以及產(chǎn)生大于等于約2A的放電電流的工作參數(shù)。
目前諸多關(guān)于無極燈的技術(shù)方案均從燈管的基本結(jié)構(gòu)入手，結(jié)構(gòu)整個照明裝置，但對其中無極燈的高頻功率發(fā)生器及其控制均未給出相關(guān)的技術(shù)方案。無極燈中高頻功率發(fā)生器和燈管是不可分割的組合體，且高頻功率發(fā)生器是無電極燈的核心器件，其工作狀態(tài)將直接影響燈管的工作穩(wěn)定性。現(xiàn)有無極燈所使用的傳統(tǒng)的高頻功率發(fā)生器容易引發(fā)工作不穩(wěn)定、溫升高、壽命短、體積大、功能單一、頻率電流不可調(diào)、制造成本高和商用價值低等問題。
此外，現(xiàn)有技術(shù)均沒有對無極燈中所使用的磁環(huán)進(jìn)行電磁輻射屏蔽，并且線圈的走線在燈管表面，不但安全性差，而且輻射大，應(yīng)用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在給出一種使用IC芯片控制的高頻功率發(fā)生器的無電極照明裝置，具有工作性能穩(wěn)定，輸出頻率可調(diào)，安全性提高，有效降低輻射等特點。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括由IC芯片控制頻率和/或電壓可調(diào)的高頻功率發(fā)生器，可以高效穩(wěn)定地提供射頻功率，使效率和穩(wěn)定性得到很大提高，輸出可變化的頻率和電流，實現(xiàn)光輸出可調(diào)，調(diào)整扼流電感的電感量，實現(xiàn)功率可控；由抱箍殼、磁性材料和線圈等組成的抱箍組件，圍繞燈管設(shè)置的磁性材料和卷繞在燈管及磁性材料上的線圈包覆在抱箍殼內(nèi)，固定在燈管上，抱箍殼具有屏蔽作用；在封閉燈管內(nèi)填充混合惰性氣體，在封閉燈管的排氣管內(nèi)放置銦網(wǎng)組件。
本發(fā)明采用了IC芯片的高頻功率發(fā)生器，元器件少，能夠降低損耗，減少發(fā)熱量，提高可靠性和延長使用壽命。采用抱箍組件，可以提高線圈的耦合效率，減小電磁輻射，提高安全性。
本發(fā)明具有成本低、制造工藝簡單和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖對實施例的說明而變得更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征。其中圖1示出的是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2示出的是IC芯片的控制圖；圖3示出的是抱箍組件結(jié)構(gòu)圖；圖4示出的是線圈在磁性材料上的卷繞結(jié)構(gòu)圖；圖5示出的是線圈在放電燈管上的卷繞結(jié)構(gòu)圖；圖6示出的是銦網(wǎng)組件的結(jié)構(gòu)圖；圖7示出的是不同結(jié)構(gòu)的燈管上排氣管的位置圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖給出本發(fā)明的基本實施例。
本發(fā)明包括由IC芯片15控制頻率和/或電壓可調(diào)的高頻功率發(fā)生器1；包括抱箍殼203、磁性材料202和線圈5并固定在燈管3上的抱箍組件2；填充混合惰性氣體的封閉燈管3和放置銦網(wǎng)組件7的排氣管302。
高頻功率發(fā)生器1的兩個輸出端通過支架4分別與抱箍組件2內(nèi)的線圈5的兩端相連，抱箍組件2緊扣在燈管3上。采用這樣的結(jié)構(gòu)，所有的走線都包含在支架4內(nèi)，燈管3表面沒有走線，提高了可靠性，并給安裝和使用帶來方便。
見圖1、圖2，高頻功率發(fā)生器1由濾波電路11、橋式整流電路12、功率因數(shù)校正電路13、逆變電路14和IC芯片15構(gòu)成，濾波電路11、橋式整流電路12、功率因數(shù)校正電路13和逆變電路14依次電氣連接，IC芯片15的兩個控制端分別與逆變電路14中的MOS管141、142的柵極相連，反饋端與逆變電路14的輸出端相連接。
高頻功率發(fā)生器1通過改變扼流電感154中磁芯的氣隙大小和繞組匝數(shù)，使扼流電感154的電感量控制在0.05mH到0.8mH范圍內(nèi)，以控制其輸出功率。
在高頻功率發(fā)生器1中，IC芯片15的反饋端可以對輸出的電壓和電流采樣，通過電壓和電流采樣信號的乘積與基準(zhǔn)信號的比較，調(diào)節(jié)脈沖寬度以改變IC芯片15調(diào)光控制端的直流電壓，從而改變工作頻率，實現(xiàn)燈管3功率的負(fù)反饋，保持工作過程中的功率恒定。
調(diào)節(jié)IC芯片15上的可變電阻155，使IC芯片15驅(qū)動逆變電路14的輸出頻率改變，進(jìn)而改變了逆變電路14中MOS管141和142的導(dǎo)通和關(guān)斷頻率，使本發(fā)明的工作頻率發(fā)生改變，實現(xiàn)了功率的可調(diào)。
在IC芯片15中，由電阻151和電容152組成的RC積分電路控制IC芯片15上的C端，可以實現(xiàn)100KHz-350KHz的掃頻。
在IC芯片15中，電阻153控制IC芯片15上的R端，可以實現(xiàn)死區(qū)時間范圍400ns-1000ns，使MOS管141和142沒有重疊工作時間，保證電路的正常工作。
在IC芯片15中，采用CMOS器件使高低端驅(qū)動電流達(dá)到1A以上。通過提高IC芯片15的拉出電流和灌入電流，減小了芯片的自身內(nèi)阻，在MOS管141和142的柵極門電壓的打開和關(guān)閉時，大大減少了上升沿和下降沿的時間，從而提高M(jìn)OS管141和142的驅(qū)動效率。
抱箍組件2包括抱箍殼203、包覆圍繞燈管3設(shè)置的磁性材料202和卷繞在燈管3及磁性材料202上的線圈5，并固定在燈管3上；抱箍殼203呈環(huán)形閉合結(jié)構(gòu)，兩側(cè)面可以呈齒狀，這樣可以保證抱箍殼203在通過鉚接裝置201夾緊固定時不會發(fā)生變形。抱箍殼203的側(cè)面在固定后應(yīng)能夠緊扣燈管3，以盡可能減少電磁輻射，提高耦合效率。
見圖3、圖4，抱箍組件2的夾緊固定在燈管3上的方式可以是鉚接，可以是焊接，可以是封接，也可以是緊配合。
抱箍殼203采用屏蔽材料。
在抱箍殼203內(nèi)填充磁性材料202。磁性材料202可以呈單體閉合環(huán)狀，也可以呈多體組合閉合環(huán)狀。
線圈5卷繞在磁性材料202上，其兩個輸出端卷繞在燈管3上，可以提高啟動性能。
線圈5卷繞在磁性材料202上的匝數(shù)為5-20匝，最佳為12匝。
線圈5卷繞在磁性材料202上所形成的電感量大于0.1mH。
線圈5卷繞在燈管3上的匝數(shù)為1-10匝，最佳為4匝。
根據(jù)功率的大小，抱箍組件2可以是一個，也可以是多個。
當(dāng)裝置的功率為3W以上時，燈管3每瓦的內(nèi)表面積，為5cm2-20cm2，優(yōu)選點為10cm2。
見圖7，在燈管3的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)和/或端處設(shè)置有排氣管302。
在燈管3上可以設(shè)置是一個和多個排氣管302，排氣管302內(nèi)放置有汞齊8。
見圖6，銦網(wǎng)組件7由銦網(wǎng)703、金屬絲701和玻璃珠702組成，金屬絲701貫穿連接銦網(wǎng)703和玻璃珠702，銦網(wǎng)703伸入燈管3內(nèi)部，玻璃珠702置于排氣管302內(nèi)。
為了方便啟動，本發(fā)明所述的混合惰性氣體可以是兩種和兩種以上惰性氣體的混合，例如采用80％氬氣和20％氪氣的混合。不同的惰性氣體的混合及其配比均對無電極照明裝置的性能產(chǎn)生影響。
混合惰性氣體的充氣壓力，當(dāng)裝置的功率為3W-22W時，為0.35乇，當(dāng)裝置的功率為23W-80W時，為0.3乇，當(dāng)裝置的功率為81W以上時，為0.25乇。
在使用多個抱箍組件2時，采用走線支架4。走線支架4分別與每個抱箍組件2連接，并固定在抱箍組件2的頂部。采用這樣的結(jié)構(gòu)，燈管3表面沒有走線，提高了可靠性，并給安裝和使用帶來方便。
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，由IC芯片控制高頻功率發(fā)生器，能夠減少元器件，縮小體積，降低損耗，降低發(fā)熱量，提高可靠性和延長使用壽命。采用抱箍組件，可以提高線圈的耦合效率，減小電磁輻射，提高安全性。
本發(fā)明具有成本低、制造工藝簡單和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。
上述實施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的技術(shù)特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種無電極照明裝置，由燈管等組成，其特征在于它包括由IC芯片控制頻率和/或電壓可調(diào)的高頻功率發(fā)生器；包括磁性材料和線圈并固定在燈管上的抱箍組件；放置銦網(wǎng)組件和填充混合惰性氣體的封閉燈管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的高頻功率發(fā)生器由濾波電路、橋式整流電路、功率因數(shù)校正電源電路、逆變電路和IC芯片組成，其中濾波電路、橋式整流電路、功率因數(shù)校正電源電路、逆變電路依次電氣連接，IC芯片的控制端與逆變電路的MOS管柵極連接，反饋端與逆變電路的高頻輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的高頻功率發(fā)生器，通過改變磁芯的氣隙大小和繞組匝數(shù)，調(diào)節(jié)扼流電感的電感量為0.05mH-0.8mH。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的高頻功率發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度，實現(xiàn)負(fù)反饋，使輸出功率恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的高頻功率發(fā)生器，通過工作頻率可控改變，使輸出功率可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項中所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的IC芯片使用RC積分電路實現(xiàn)100KHz-350KHz的掃頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的IC芯片通過控制脈沖寬度比實現(xiàn)死區(qū)時間范圍400ns-1000ns。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的IC芯片采用CMOS器件實現(xiàn)高低端驅(qū)動電流達(dá)到1A以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的抱箍組件包括抱箍殼、包覆圍繞燈管設(shè)置的磁性材料和卷繞在燈管及磁性材料上的線圈，并固定在燈管上；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無電極照明裝置，其中所述的抱箍組件，其特征在于抱箍殼呈環(huán)形閉合，兩側(cè)面緊扣燈管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的抱箍殼采用屏蔽材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的磁性材料填充于抱箍殼的內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的磁性材料可以呈單體閉合環(huán)狀，也可以呈多體組合閉合環(huán)狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的線圈卷繞在磁性材料上，其兩個輸出端卷繞燈管上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的線圈卷繞在磁性材料上的匝數(shù)為5-20匝，最佳為12匝。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的線圈卷繞在磁性材料上形成的電感量大于0.1mH。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的線圈卷繞在燈管上的匝數(shù)為1-10匝，最佳為4匝。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的抱箍組件根據(jù)功率的大小可以使用一個，也可以使用多個。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的燈管每瓦的內(nèi)表面積，當(dāng)功率為3W以上時，為5cm2-20cm2，優(yōu)選點為10cm2。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述燈管有排氣管，可以位于燈管內(nèi)側(cè)，可以位于燈管外側(cè)，也可以位于燈管端處。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的排氣管，其特征在于其中所述的排氣管可以是一個和一個以上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的排氣管內(nèi)放置有汞齊。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的銦網(wǎng)組件包括銦網(wǎng)、玻璃珠和金屬絲，由金屬絲貫穿玻璃珠和銦網(wǎng)，玻璃珠置于排氣管內(nèi)，銦網(wǎng)伸入燈管內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于其中所述的混合惰性氣體可以是兩種和兩種以上惰性氣體的混合。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的混合惰性氣體，其特征在于其中所述的混合惰性氣體的充氣壓力，當(dāng)裝置的功率為3W-22W時，為0.35乇，當(dāng)裝置的功率為23W-80W時，為0.3乇，當(dāng)裝置的功率為81W以上時，為0.25乇。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電極照明裝置，其特征在于在多抱箍組件時采用的走線支架。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種無電極照明裝置，包括由IC芯片控制可調(diào)輸出頻率和電流的高頻功率發(fā)生器；填有混合惰性氣體的封閉燈管；圍繞燈管設(shè)置的磁性材料和卷繞在封閉燈管與磁性材料上的線圈，均包覆在屏蔽的抱箍組件中，并固定在燈管上；在多抱箍組件時采用走線支架。本發(fā)明可以高效穩(wěn)定地提供射頻功率，實現(xiàn)各種功率不同形狀燈管穩(wěn)定工作，具有可靠的調(diào)光性能，能夠減少元器件，縮小體積，降低損耗，降低發(fā)熱量，延長使用壽命，減小電磁輻射，提高可靠性和安全性，具有成本低、制造工藝簡單和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，可以在室內(nèi)外各種場合廣泛應(yīng)用。
文檔編號F21V23/00GK1889228SQ200610029000
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者李維德 申請人:上海宏源照明電器有限公司