專利名稱：無燈絲氣體導電燈的制作方法
這是關于沒有燈絲的氣體導電燈的發(fā)明，屬于電照明技術范疇。
現(xiàn)有的氣體導電類燈，雖有發(fā)光效率高的優(yōu)點，但其壽命取決于燈絲的壽命。燈絲斷掉，價值高的燈管即整體報廢。多年來制造廠商雖不斷設法改進之壽命，但進步有限。另一缺點為，電網(wǎng)電壓低時，氣體導電類燈常難以啟通。第三個缺點為，啟通常需要一段時間，如日光燈需數(shù)秒到數(shù)十秒，高壓水銀燈需數(shù)十秒至數(shù)分鐘，等等。本發(fā)明著手解決這些問題，以取消燈絲的構(gòu)思，創(chuàng)造無燈絲的氣體導電燈，叫做“ZY燈”。
基本的方法為，利用串聯(lián)LC回路取得大的諧振電流，切斷這一電流，則取得電感L兩端的瞬間高壓，將這一高電壓加于燈管或燈泡則使燈管內(nèi)氣體被擊穿成為導體，再通入適當電流，形成穩(wěn)定的通電電流以發(fā)光照明，現(xiàn)行氣體導電燈雖也有利用電感的斷路高壓點燃燈管的方法，如日光燈的高通方法，但因單純的LR回路阻抗較大，通過電流小，斷路時不足以產(chǎn)生打通燈管的高電壓，因而需要用燈絲預加熱來啟通，因而帶來使用燈絲預熱的一系列問題。本發(fā)明以串聯(lián)的電容的容抗抵銷電感的感抗，取得極小的LC串聯(lián)諧振回路阻抗，則斷電產(chǎn)生之高壓已足夠打通燈管而無須預熱，也就無須燈絲。
基本電路之一可參看

圖1。R為氣體導電燈管，如圖示位置，電極O與B按通，交流電源自P1、P2輸入，經(jīng)電感L、電容C形成LC回路，L、C的取值應諧振于電源之頻率。如何計算電感L和電容C串聯(lián)可并聯(lián)形成的LC回路的諧振頻率，電工學教科書有基本的公式，這里不敘述。圖1中LC諧振于電源頻率時，形成大的諧振電流，此時將O電極換成與A電極接通(與B斷開)，則L兩端因回路電流瞬變?yōu)榱愣a(chǎn)生高電壓，經(jīng)電源加諸于氣體導電燈管R的兩端，將R內(nèi)氣體打通而導電，此時電源經(jīng)L的限流供給R放電照明，回路為電源→P1→L→R→P2→電源，形成穩(wěn)定的照明電流回路。O與A接通后，C與L-R回路并聯(lián)，有提升功率因數(shù)的作用。
進一步地，給出以日光燈為例的ZY燈實施例。一個基本結(jié)構(gòu)見圖2與圖3。圖2的狀態(tài)為啟通狀態(tài)，當開關K閉合，交流電源自P1、P2輸入，經(jīng)電感L、電極B、雙金屬片1、電極O、電容C形成回路，由于L、C串連諧振于電源頻率，故此時回路中通過很大串連諧振回路電流，這個電流流過雙金屬片1，使之因熱膨脹率差而彎曲，彎曲方向應凹向B電極，即使1的觸頭與A電級接觸，由于1、B斷開后諧振回路被斷開，故在電感L兩端產(chǎn)生高電壓，經(jīng)K→P1→電源→P2→氣體放電燈管R的電極P4及電極B→雙金屬片2→電極r→氣體放電燈管R的電極P3加于氣體放電燈管(這里是日光燈管)R的兩端，擊穿管內(nèi)氣體使之導通，在L的限流作用下，由電源經(jīng)P1→K→L→B→Z→r→P3→P4→P2形成電流穩(wěn)定的照明回路，如圖3所示，R發(fā)光照明。照明電流通過雙金屬片Z時，2因熱膨脹率差而彎曲，彎曲方向為凸向1的方向，經(jīng)絕緣紙3推擠1使之穩(wěn)定可靠地離開B而連通A。使電容C能與L-R回路并聯(lián)而提升功率因數(shù)。若上述啟通過程一次未能打通燈管R，則Z內(nèi)無電流流過，因而不會彎曲以推擠1，1冷卻后回復與B接觸，1在Z的推擠下穩(wěn)定與A接觸，燈進入照明工作狀態(tài)。絕緣紙3用來隔絕1、2，使之雖能接觸推儕而不導電連通，也可在1、2上涂絕緣層以絕緣。開關K斷開后，雙金屬片2、1因無電流通過而冷卻并回復到皆與B接觸的狀態(tài)，等待下一次啟通。
雙金屬片1、2的設計，應分別在啟通時的諧振電流及照明時的工作電流下，能有效地彎曲，實現(xiàn)可靠的離開、接合和推擠，并應使通過電流后受熱彎曲的動作快，過渡時間短，使燈的啟通、工作能迅速可靠。電極A、B、間的距離不應過近，以防被L產(chǎn)生的高電壓擊穿。L、C通常諧振于電源頻率即50HZ或60HZ，其取值應考慮L對R在照明功率下的合理限流作用。
1和2除用雙金屬片外，還可用其它通過電流后能有幾何變形的金屬件，如用記憶合金。圖2和圖3中，4是啟通器的殼子，把A、B、O、1、2、3、r包容在里邊，整個啟通器大小約如橄欖般大小即夠。5是燈管R的殼子，通常是封密玻璃管。
值得指出的是，ZY燈因無需燈絲，故燈管內(nèi)之電極(如圖2及圖3中的P3、P4)形狀只需考慮穩(wěn)定放電即可，如使用球形電極，如圖3A所示，管5內(nèi)的電極P3是球形的，以避免尖銳金屬引起的電極的不穩(wěn)定放電，后者是現(xiàn)行有燈絲氣體導電燈容易有的毛病。ZY燈內(nèi)，(球形)電極上可涂有易于發(fā)射電子的物質(zhì)。
ZY燈可用直流點燃，此時燈是無閃爍的。由于不用燈絲，可省去現(xiàn)行直流燈的電子電路中的燈絲電路部分，仍用本發(fā)明所述之LC串連諧振的原理點燃燈管，但是加入整流電路，使照明工作時，通過燈管的電流為直流。
ZY燈結(jié)構(gòu)簡單，不增加元件，燈絲簡化掉還可稍降低成本。在使用方面，由于沒有燈絲，燈管的壽命得以極大地延長，具有壽命經(jīng)濟性及使用可靠性。另外，可以做到一次瞬時啟通，在1秒鐘時啟通燈管。并且，由于是利用LC諧振回路斷路高壓啟通，故當電源電壓降到較低水平時，仍能可靠啟通工作。在燈管啟通電壓不要求很高時，LC不必準確諧振于電源頻率，如C取值較小，或省去C，都是可行的。ZY燈可直接替代現(xiàn)行燈，如對于現(xiàn)行日光燈，鎮(zhèn)流器(L)及燈管都不必變化?？衫^續(xù)使用。在ZY燈完全占鄰市場前，現(xiàn)行日光燈管都可用于ZY燈，既使是斷絲的廢燈管，也都可用于ZY燈重新照明使用。
利用本發(fā)明的原理，但不用雙金屬片的方法來啟通，也是可行的。關鍵在于，在與燈管R相串連的照明回路中，串有一個“照明環(huán)節(jié)”K2，如圖2圖3中2、B;還有一個串連于LC回路中的“啟通開關”K，如圖2，圖3中的1、A。啟通時，K1閉合后再斷開，K2則可以以電、磁、光、熱、機械等方式，在通過燈管打通后通過的照明工作電流后，影響K1使之保持在斷開的位置，否則，則K1在無K2影響的情形下，會回復到閉合的位置后再斷開，重復啟通動作，直至啟通。例如，K1是電磁繼電器，K2通過工作電流時以電磁吸力使K1能保持斷開，否則K1會重新閉合。再如K1是熱繼電器，K通過工作電流時以熱力使K保持斷開，否則K1會得重新閉合。又如K1是光電繼電器，K2通過工作電流時，以光照射K使之保持斷開，否則K會重新閉合。如此等等，同一原理下，有不同方式，以現(xiàn)行技術可以實現(xiàn)這些不同的方式，這里不一一敘述。
權(quán)利要求
1.一種氣體導電燈，其特征是，具有一個電感L和一個電容C1燈管內(nèi)有電極，但可以沒有燈絲，啟通時，L與C串連諧振于電源頻率，流過很大的諧振電流，利用回路斷開時L兩端產(chǎn)生的高壓擊穿燈管內(nèi)之氣體，使燈管導通而照明。
2.權(quán)利要求1所述的燈;其特征是，還包括兩個雙金屬片1和2，分別在流過啟通電流和照明工作電流時彎曲。
3.權(quán)利要求1所述的燈，其特征是，L和C可以不準確諧振于電源頻率，如C取值較小，或不用電容C。
4.權(quán)利要求1所述的燈，其特征是，可以不包括雙金屬片，但可以包括電磁繼電器，光電繼電器，熱繼電器，機械繼電器中之至少一種。
5.權(quán)利要求2所述的燈，其特征是，至少一個雙金屬片被其它通過電流后能產(chǎn)生幾何變形的金屬件所代替。
6.權(quán)利要求1所述的燈，其特征是，燈管內(nèi)有燈絲，但燈絲無需通過電流預熱，燈即可以因高壓擊穿燈管內(nèi)氣體而導通照明。
7.權(quán)利要求1所述的燈，其特征是，所述燈絲中至少有一條是已斷開的。
8.權(quán)利要求8所述的燈管或燈泡，其特征是，其內(nèi)包含有至少一個球形電極。
全文摘要
一種氣體導電燈，利用LC回路串連諧振產(chǎn)生大電流，斷開這一電流取得高電壓，利用這一電壓直接啟通燈管。因而無需使用燈絲，使燈的壽命極大地延長。此外，燈可瞬時啟通，并可在低電網(wǎng)電壓下啟通照明。
文檔編號H01J61/02GK1080455SQ92104970
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月22日
發(fā)明者鄭悅 申請人:李斕