專利名稱：二次感應耦合等離子體無極燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種發(fā)光器件，該器件屬于無電極的二次感應耦合等離子氣體放電燈。
背景技術：
感應耦合等離子氣體放電燈耦合器普遍采用的是變壓器結構，高壓絕緣導線纏繞在磁芯上構成變壓器初級，燈管從磁芯中心穿過構成變壓器次級，鎮(zhèn)流器輸出的交流信號加載在變壓器初級，通過磁芯將電磁能量耦合到燈管(次級)。通常燈管只能穿過一次耦合器，只進行一次耦合，耦合系數較低，造成轉換效率過低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種二次感應耦合等離子體無極燈結構，一個封閉的燈管兩次穿過感應耦合裝置構成，燈管在空間上最少有一次交叉，構成2匝次級。耦合器采用 PC95的圓環(huán)狀或運動場狀磁芯，在磁芯上繞有帶高溫高壓絕緣層的多股導線繞組，或使用印刷電路板繞組。工作時，內部無電極的燈管被感應耦合器兩次耦合，提高耦合效率，達到提升轉換效率的目的。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。一種二次感應耦合等離子體無極燈，包括二次感應耦合燈管，耦合器，啟動裝置， 所述二次感應耦合燈管只有一個封閉回路，所述二次感應耦合燈管構成2匝次級，所述二次感應耦合燈管兩次穿過耦合器，所述啟動裝置是汞齊，所述汞齊在二次感應耦合燈管上。前述的二次感應耦合燈管由外管、內管和橋接管三部分組成，外管和內管由兩個橋接管連接成首尾相通的閉合回路，且外管和內管在空間上至少有一個交叉，橋接管兩次穿過耦合器。前述的二次感應耦合燈管內部有可電離的汞蒸氣和稀有氣體。前述的耦合器包括磁芯、繞組、抱箍、套殼；所述的繞組采用高壓絕緣導線，所述高壓絕緣導線纏繞在磁芯上，所述磁芯由抱箍夾緊固定，所述磁芯由套殼固定。前述的磁芯是兩個C型圓弧狀磁性材料構成，呈圓環(huán)狀或運動場狀。前述的抱箍表面有溝槽狀凸起面。前述的耦合器包括磁芯、繞組、抱箍；所述繞組嵌套在磁芯中，所述磁芯由抱箍夾緊固定，所述的繞組采用印刷電路板繞組，所述印刷電路板繞組是印刷電路板制成，所述印刷電路板兩端開窗口，所述窗口與磁芯截面一致，窗口周圍布有繞組需要的匝數，所述印刷電路板上有導電通孔，繞組在通過導電過孔在印刷電路板層間導電，繞組的兩個連接頭連接高頻電源。前述的啟動裝置包括汞齊與銦網。借由上述技術方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明二次感應耦合等離子體無極燈的燈管由外管、內管和橋接管三部分連接成一個首尾相通的閉合回路，燈管兩次穿過耦合器，實現了二次感應耦合，提高了耦合系數和轉換效率，通過采用新的啟動裝置，降低無極燈的啟動電壓。本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是本發(fā)明的總體結構圖；圖2是二次感應耦合燈管的結構圖；圖3是二次感應耦合燈管的外管示意圖；圖4是二次感應耦合燈管的內管示意圖；圖5是二次感應耦合燈管的橋接管示意圖；圖6是采用高壓絕緣導線繞組的耦合器的示意圖；圖7是采用高壓絕緣導線繞組的耦合器的磁芯與繞組的示意圖；圖8是采用高壓絕緣導線繞組的耦合器的抱箍的示意圖；圖9是采用高壓絕緣導線繞組的耦合器的套殼的示意圖；圖10是采用印刷電路板繞組的耦合器的示意圖；圖11是印刷電路板電路的第一層結構圖；圖12是印刷電路板電路的第二層結構圖；圖13是印刷電路板電路的第三層結構圖；圖14是印刷電路板電路的第四層結構圖；圖15是啟動裝置是汞齊的放電過程圖；圖16是啟動裝置是汞齊與銦網的放電過程圖；圖17是二次感應耦合燈管內電流流向示意圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的一種二次感應耦合等離子體無極燈其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。如圖1所示，一種二次感應耦合等離子體無極燈，包括二次感應耦合燈管1，耦合器2，啟動裝置，所述二次感應耦合燈管1只有一個封閉回路，所述二次感應耦合燈管1構成 2匝次級，所述二次感應耦合燈管1兩次穿過耦合器2，所述啟動裝置是汞齊3，所述汞齊3 在二次感應耦合燈管1上。如圖2所示，前述的二次感應耦合燈管1由外管1-1、內管1-2和橋接管1_3三部分組成，外管1-1和內管1-2由兩個橋接管1-3連接成首尾相通的閉合回路，且外管1-1和內管1-2在空間上至少有一個交叉，橋接管1-3兩次穿過耦合器2。前述二次感應耦合燈管1內部有可電離的汞蒸氣和稀有氣體。在相同的交流電壓作用在耦合器2的繞組上時， 兩次穿過耦合器2的閉合燈管內部的電壓，是燈管一次穿過耦合器的兩倍，在電燈啟動時只需要較小的啟動電壓即可使燈管內部的氣體電離放電管。同時，兩次耦合的燈管結構可以有效提高耦合器2對燈管的電磁耦合效率，可進一步提高燈管的發(fā)光效率。如圖3所示是二次感應耦合燈管的外管1-1。
如圖4所示是二次感應耦合燈管的內管1-2。如圖5所示是二次感應耦合燈管的橋接管1-3。前述的耦合器有兩種實施方式實施方式一如圖6所示，前述的耦合器2包括磁芯4、繞組5、抱箍6、套殼7 ；所述繞組5與磁芯4連接，磁芯4由抱箍6夾緊固定，并由套殼7固定。前述的繞組5采用高壓絕緣導線， 所述繞組5纏在磁芯4上。如圖7所示，前述的磁芯4是兩個C型圓弧狀磁性材料構成，呈圓環(huán)狀或運動場狀。如圖8所示，前述的抱箍6表面有溝槽狀凸起面。如圖9所示為前述的套殼7的示意圖。實施方式二 如圖10、圖11、圖12、圖13、圖14所示，前述的耦合器2包括磁芯8、繞組9、抱箍 10 ；所述繞組9嵌套在磁芯8上，同時，繞組9還夾在如圖2所示的兩段橋接管1-3的扁平外壁之間，磁芯8由抱箍10固定。所述的繞組9采用印刷電路板繞組，所述印刷電路板繞組是印刷電路板制成，所述印刷電路板兩端開窗口，所述窗口與磁芯8截面一致，窗口周圍布有繞組9需要的匝數，所述印刷電路板上有導電通孔11，繞組9在通過導電通孔11在印刷電路板層間導電，繞組9的兩個連接頭連接高頻電源。前述的印刷電路板是一個四層的電路結構，如圖11為第一層，如圖12為第二層， 如圖13為第三層，如圖14為第四層，導電通孔11采用為“盲孔”或“半盲孔”即導電通孔 11為相鄰兩層，相隔兩層之間無導電通孔11。(例如，頂層只能與第二層之間有導電孔，此孔在頂層可看見，叫半盲孔；第二層與第三層之間的導電通孔是在電路板表面看不到的，稱為“盲孔”)。本發(fā)明的啟動裝置是汞齊3，其放電過程如圖15所示耦合器2初級線圈通高頻高壓電流，二次感應耦合燈管1內部初始狀態(tài)為高阻(未電離)，由耦合器2分布電容耦合產生高頻交流渦流電場E，激活汞齊產生汞蒸氣進入燈管，二次感應耦合燈管內部汞齊、汞蒸氣和惰性氣體在交流渦流電場E作用下產生高頻放電——被稱為“E”型放電；E型放電所產生的電子被渦流電場加速，碰撞Hg原子使其電離與激發(fā)，放電電流迅速增大，，二次感應耦合燈管等效電壓顯著降低，點燃了由高頻感應磁場感生電場產生的持續(xù)放電——被稱為 “H”型放電?！癏”型放電與勵磁線圈形成高頻變壓器耦合，其效率比分布電容限流的E放電電流大許多。上述方案存在二次感應耦合燈管難以啟動的問題。原因如下，二次感應耦合燈管內部物質的電子逸出功較大(Hg原子為10. 437eV)，，二次感應耦合燈管啟動時所需要很高的E型放電能量。造成，二次感應耦合燈管啟動電壓高，對電路參數誤差要求極高，電路出現由溫度等因素引起參數漂移后很難點燃燈管。根據公式j = AE2e_B/EK表述的電子場致發(fā)射原理，表明，電子發(fā)射數量(發(fā)射電流)與“E”型放電的平方成正比，如果材料的電子逸出功比較小，則使用較小的電場能就可以激發(fā)出較多的電子。(1)要求電子逸出功足夠小，從元素周期表中篩選出了逸出功小于6. OOOeV的M種金屬元素，分別為 Li、Na、Al、K、Ga、Rb、Sr、In、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、 Lu、Ra、Ac、Pa、Am ；(2)再以滿足“化學性質不能太活躍”、“熔點不能太低(> 120°C ) ”、“不能過于稀有”、“不能有強放射性或毒性”、“易于加工” 5個條件進行篩選，得到Sr、In、Ba、Ce、ft·共5 種比較容易得到的金屬元素。其中Ce、ft·為稀有金屬；Sr、Ba是堿性金屬，容易與空氣中的水反應，最后剩下金屬In(銦)為理想材料。根據上述原理，確定了 In (銦)方案電子逸出功為5. 786eV，延展性好，化學活性較低，熔點溫度156. ere;豐度為95. 7%的銦-115，帶有微弱的β衰變放射性(有助于為燈管提供帶電離子)，半衰期4. 41 X 1014年，衰變產物錫-115 (Sn)。所以作為優(yōu)選方案，如圖16所示，在原來啟動裝置中加入了銦網。將銦做成中間較細的雙漏斗網狀結構，這將有利于在較小的啟動電壓所產生的E型放電能量下激發(fā)出電子；也有利于回收汞蒸氣。在二次感應耦合燈管1和耦合器2構成的變壓器模型中，耦合器2為初級，二次感應耦合燈管1為次級。高頻功率信號加載于初級耦合器2的螺旋狀線圈或印刷電路板繞組時，在圓環(huán)形或運動場型的磁芯2-1結構上產生交變的磁場，交變的電磁能量耦合到二次感應耦合燈管1內部，最終使內部汞蒸氣全部被電離放電，在電子鎮(zhèn)流器的控制下，持續(xù)進行汞蒸氣的等離子氣體放電而發(fā)射紫外線(主要是波長為253. 7nm的紫外光)，二次感應耦合燈管1內壁的熒光粉在紫外線的持續(xù)作用下不斷發(fā)射出可見光。其中，橋接管1-3兩次穿過耦合器2，二次感應耦合燈管1構成2匝次級，其工作時內部電流分布如圖17所示，電流由一個橋接管1-3流向內管1_2(或外管1-1)，經內管1-2另一端到另一個橋接管1-3， 流經另一個橋接管1-3后進入外管1-1 (或內管1-2)，再由外管1-1另一端流回初始的橋接管1-3，形成回路。實現二次感應耦合，提高了耦合效率和能量轉換效率。上述如此結構構成的本發(fā)明二次感應耦合等離子體無極燈的技術創(chuàng)新，對于現今同行業(yè)的技術人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術進步性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種二次感應耦合等離子體無極燈，包括二次感應耦合燈管，耦合器，啟動裝置，其特征在于所述二次感應耦合燈管只有一個封閉回路，所述二次感應耦合燈管構成2匝次級，所述二次感應耦合燈管兩次穿過耦合器，所述啟動裝置是汞齊，所述汞齊在二次感應耦合燈管上。
2.根據權利要求1所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的二次感應耦合燈管由外管、內管和橋接管三部分組成，外管和內管由兩個橋接管連接成首尾相通的閉合回路，且外管和內管在空間上至少有一個交叉，橋接管兩次穿過耦合器。
3.根據權利要求1所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的二次感應耦合燈管內部有可電離的汞蒸氣和稀有氣體。
4.根據權利要求1所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的耦合器包括磁芯、繞組、抱箍、套殼；所述的繞組采用高壓絕緣導線，所述高壓絕緣導線纏繞在磁芯上，所述磁芯由抱箍夾緊固定，所述磁芯由套殼固定。
5.根據權利要求4所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的磁芯是兩個C型圓弧狀磁性材料構成，呈圓環(huán)狀或運動場狀。
6.根據權利要求4所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的抱箍表面有溝槽狀凸起面。
7.根據權利要求1所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的耦合器包括磁芯、繞組、抱箍；所述繞組嵌套在磁芯中，所述磁芯由抱箍夾緊固定，所述繞組采用印刷電路板繞組，所述印刷電路板繞組是印刷電路板制成，所述印刷電路板兩端開窗口，所述窗口與磁芯截面一致，窗口周圍布有繞組需要的匝數，所述印刷電路板上有導電通孔，繞組通過導電通孔在印刷電路板層間導電，繞組的兩個連接頭連接高頻電源。
8.根據權利要求1所述的二次感應耦合等離子體無極燈，其特征在于所述的啟動裝置包括汞齊與銦網。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種二次感應耦合等離子體無極燈，包括二次感應耦合燈管，耦合器，啟動裝置，二次感應耦合燈管只有一個封閉回路，封閉的燈管兩次穿過耦合器構成二匝次級，啟動裝置是汞齊，汞齊在二次感應耦合燈管的橋接管上并且靠近耦合器，目的在于提供一種無電極燈管被兩次耦合的感應耦合等離子體氣體放電燈結構，降低無極燈的啟動電壓，提高無極燈的耦合系數和轉換效率。
文檔編號H01J65/04GK102412113SQ201110215828
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權日2011年7月29日
發(fā)明者劉翠紅, 周義惟, 朱昌平, 荊珊珊, 邵晴怡, 陳秉巖 申請人:河海大學常州校區(qū)