專利名稱：無電極低氣壓放電燈，以及裝有這種電燈的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無電極低氣壓放電燈，它裝有透光的放電管，該放電管密封著含有可電離填充物的放電空間，它還裝有第一和第二線圈，工作時(shí)可導(dǎo)通高頻電流，其中第一線圈在放電管所環(huán)繞的腔內(nèi)沿縱軸延伸，第二線圈沿縱軸在第一線圈的延長方向安置。
本發(fā)明還涉及裝有這種電燈的照明裝置。
這樣的一種電燈已知于US4,240,010。該已知電燈的放電管含有內(nèi)層和外層圓筒，二者通過末端在其兩端相互連接。該電燈的放電空間含有汞和氬的填充物。在放電管內(nèi)層部分所環(huán)繞的腔中，第一和第二線圈在相互延長的方向上安置。工作時(shí)電流通過各線圈，產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，以維持放電空間中的放電。在本說明和權(quán)利要求中所用的“高頻”應(yīng)理解為代表至少20KHz的頻率。第二線圈和第一線圈中的電流的切線方向相反，所以第一和第二線圈的磁偶極矩相互抵消。這種方法可使電燈產(chǎn)生比較小的高頻磁場(chǎng)干擾。但是這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是可能引起電燈的起動(dòng)問題和電燈工作的不穩(wěn)定。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供起始段落所述類型的電燈，其結(jié)構(gòu)可以避免上述缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的電燈的特征在于，第二線圈置于放電管所環(huán)繞的腔外，以及工作時(shí)第一和第二線圈中的電流相對(duì)于縱軸具有相同的切線方向。
結(jié)果令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，第二線圈導(dǎo)致磁場(chǎng)干擾的減小，這是根本沒有預(yù)料到的，因?yàn)榈谝缓偷诙€圈中的電流切線方向相同，事實(shí)上它們具有相同方向的磁偶極矩。不過確實(shí)發(fā)現(xiàn)把第二線圈置于放電管所環(huán)繞的腔外是一個(gè)必要條件。已知的電燈所具有的缺點(diǎn)在本發(fā)明的電燈中沒有被發(fā)現(xiàn)。
第一線圈可以置于放電空間中。本發(fā)明的電燈的一個(gè)富有吸引力的實(shí)施方案，其特征在于放電管具有內(nèi)層和外層部分，內(nèi)層部分環(huán)繞內(nèi)有第一線圈延伸的腔，并把腔和放電空間分開。電燈的這種實(shí)施方案可以具有比較簡單的結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴辉傩枰~外措施，比如電流導(dǎo)通線等，來保護(hù)第一線圈不受放電時(shí)的主要條件的影響。放電管的內(nèi)層部分可由凹入等方法形成。另外，放電管也可做成環(huán)形，或者具有內(nèi)層和外層圓壁等。
可電離的填充物除了惰性氣體外，還可包含金屬蒸汽，如鈉蒸汽等。在實(shí)施方案中，填充物包含汞蒸汽等和一種惰性氣體。電燈的放電管可以全部或部分地含有一個(gè)光學(xué)有源層如發(fā)光層或反射層等。
本發(fā)明的無電極低氣壓放電燈的一個(gè)合適實(shí)施方案，其特征在于第二線圈和第一線圈相比，環(huán)繞著橫向于縱軸的大面積區(qū)域。在該實(shí)施方案中，能夠?qū)崿F(xiàn)磁場(chǎng)干擾的大大減少，即使第二線圈的圈數(shù)較少，比如半圈等。
本發(fā)明的電燈可以構(gòu)成照明裝置的一部分，該裝置還包括一個(gè)供電單元。例如，該供電單元可提供具有幾MHz頻率的電流。電燈可以通過同軸電纜等連接到供電單元上。另外，供電單元可裝在固定在電燈上的殼體中，該殼體還裝著燈頭。這種照明裝置可用來替換白熾燈。
放電管可從殼體上拆下，以便在需要時(shí)可以被替換，比如用含有不同填充物的放電管替換。
包含本發(fā)明的低氣壓放電燈的照明裝置，其合適的實(shí)施方案的特征在于該照明裝置還包括供電單元，其第一輸出端相對(duì)于地沒有高頻電壓變化，其第二輸出端的電壓相對(duì)于地以高頻變化，同時(shí)第一和第二線圈相互串聯(lián)地連接到供電單元的輸出端上。該照明裝置還裝有第三線圈，它具有懸空的第一端和連接到供電單元第一輸出端的第二端，這樣在工作時(shí)，第三線圈在第一和第二端間產(chǎn)生電壓差，它與第二和第一輸出端之間的電壓差相反。以上(不對(duì)稱)類型的供電單元和對(duì)稱的供電單元相比可能具有比較適當(dāng)?shù)某杀?，該?duì)稱的供電單元的兩個(gè)輸出端都產(chǎn)生相對(duì)于地高頻變化而相位相反的電壓。第三線圈可消除非對(duì)稱供電單元可能產(chǎn)生的高頻電場(chǎng)干擾。
本發(fā)明的這些方面以及其他方面將參照附圖詳細(xì)說明，在附圖中

圖1顯示的是裝有本發(fā)明電燈的照明裝置實(shí)施方案，部分為縱向剖面圖，部分為正視圖。
圖2是圖1的照明裝置的元件連接示意圖，以及圖3反映的是根據(jù)本發(fā)明的電燈和沒有根據(jù)本發(fā)明的電燈的磁場(chǎng)干擾(IM)與電燈消耗功率(P)的關(guān)系。
圖1所示的照明裝置包括本發(fā)明的無電極低氣壓放電燈10和供電單元40。無電極低氣壓放電燈10裝有密封著放電空間14的放電管11。放電空間14含有可電離填充物，這里填充的是汞和氣壓為33Pa的氬氣。180mg主汞齊16為含有5.5mg汞的合金B(yǎng)i56In44(原子百分?jǐn)?shù)，at％)，被放在排放管15中，該排放管在工作時(shí)形成比較冷的區(qū)域。主泵齊16在工作時(shí)使放電空間14中主要的汞蒸汽壓穩(wěn)定在0.5Pa左右。輔助汞齊17另外放在放電空間14中。放電管11具有可透過可見光的玻璃外層部分12和凹入而成的內(nèi)層部分13。電燈10另外還裝有由0.25mm粗的銅絲制成的第一和第二線圈20，23。第一線圈20在腔18內(nèi)沿縱軸29延伸，該腔被放電管11的內(nèi)層部分13所環(huán)繞，并和放電空間14隔開。第一線圈20有19圈直徑為14mm的繞線22，被分為分別有1、2、4、9、3圈的五段21A到21E。在所示的實(shí)施方案中，第一線圈20裝在柱狀的軟磁材料鐵芯28外圈，該鐵芯長50mm，直徑12mm。另外也可不用鐵芯。第二線圈23有2圈繞線24，沿縱軸29在第一線圈的延長方向安置。工作時(shí)，頻率為2.65MHz的電流通過第一和第二線圈20、23。
第二線圈23裝在放電管11所環(huán)繞的腔18外。第二線圈23距離凹入部分13和外層部分12的邊界所在的平面約20mm。第二線圈23距第一線圈約40mm。工作時(shí)，第二線圈23和第一線圈中的電流具有相同的切線方向。第二線圈23的繞線24直徑為40mm，所以和第一線圈20相比，第二線圈23環(huán)繞著橫向于縱軸29的大面積區(qū)域。在圖1中為清楚起見，第二線圈23的繞線24間的距離畫得較大。事實(shí)上，第二線圈23的繞線間距約為1mm。
瞬態(tài)電流的方向在第二線圈23的繞線24和第一線圈20的幾圈繞線22上以箭頭標(biāo)出。
此外，第三線圈25(圖1中虛線所示)裝在鐵芯28的外圍，其繞線26一一相對(duì)第一線圈20的繞線22放置。為了更加清楚，第一和第三線圈20，25中只有那些正對(duì)附圖面的繞線部分被畫出。
在圖2的示意圖中，為了更加清楚，鐵芯28和第三線圈25相對(duì)于縱軸29被移開，而且第一和第三線圈20，25只有部分繞線被畫出。上述瞬態(tài)電流的方向和圖1一樣也以箭頭標(biāo)出。該圖中背向附圖面的繞線部分以虛線表示。
圖1和圖2所示的照明裝置供電單元40有兩個(gè)輸出端第一輸出端41A，相對(duì)于地M沒有高頻電壓變化；第二輸出端41B，提供相對(duì)于地M以高頻變化的電壓。第一和第二線圈20、23相互串聯(lián)地連接到供電單元40的輸出端41A，41B上。第三線圈25具有懸空的第一端27A和連接到供電單元40的第一輸出端41A上的第二端27B。第一和第二供電導(dǎo)體42A、42B分別形成同軸電纜43的包層和芯線，并分別把供電單元40的輸出端41B、41A連接到線圈20、23、25上。工作時(shí)，第三線圈25在第一和第二端之間產(chǎn)生電壓差，它與第二和第一輸出端41B、41A上所得的電壓差相反。供電單元40連接到電源的正、負(fù)(P、N)接點(diǎn)上。
為了研究第二線圈的影響，制作了四種電燈A、B、C、D。這些電燈都只填充了氣壓為33Pa的氬氣，以便在測(cè)量時(shí)排除汞蒸汽壓變化的影響。電燈A根據(jù)本發(fā)明除了填充物種類不同外，和參照?qǐng)D1的實(shí)施方案相同。電燈B也根據(jù)本發(fā)明，但第二線圈有一圈繞線。電燈C沒有根據(jù)本發(fā)明，它沒有第二線圈。電燈D也沒有根據(jù)本發(fā)明，它具有單圈的第二線圈，工作時(shí)其中電流的切線方向和第一線圈中的相反。在其他方面，四種電燈A、B、C、D都相同。
由電燈A、B、C、D所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾的軸向分量按照標(biāo)準(zhǔn)EN55015進(jìn)行測(cè)量，電燈所耗功率從30W變到80W。磁場(chǎng)的其他分量和軸向分量相比小得可以忽略。所測(cè)得的磁場(chǎng)干擾值(Im，以dBμA為單位)和電燈所耗功率(P，以瓦為單元)的關(guān)系曲線在圖3中畫出。該圖清楚表明，在根據(jù)本發(fā)明的電燈(A、B)中使用第二線圈，其中第二線圈中電流的切線方向和第一線圈中的相同，結(jié)果明顯地降低了高頻磁場(chǎng)干擾，特別是在電燈功率比較高時(shí)。電燈D第二線圈中的電流方向和第一線圈中的相反，其干擾和沒有第二線圈的電燈C相比實(shí)際上增大了。根據(jù)本發(fā)明的電燈(A、B)的起動(dòng)情況和沒有第二線圈的電燈C相似。根據(jù)本發(fā)明的電燈(A、B)表現(xiàn)出穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
為了比較，制作了另一些無電極低氣壓放電燈。這些電燈的線圈都含有第一和第二線圈，并都置于放電管所環(huán)繞的腔內(nèi)，工作時(shí)第二線圈中電流的切線方向和第一線圈中的相反。第一和第二線圈分別繞在各自的軟磁材料鐵芯上。在其他方面這些電燈和電燈A到D相同。這些電燈的起動(dòng)電壓比根據(jù)本發(fā)明的電燈大約高50％。這些電燈的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，特別是在功率比較低時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種無電極低氣壓放電燈(10)，裝有透光的放電管(11)，該放電管密封著含有可電離填充物的放電空間(14)，還裝有第一線圈(20)和第二線圈(23)，工作時(shí)可導(dǎo)通高頻電流，其中第一線圈(20)在放電管(11)所環(huán)繞的腔(18)內(nèi)沿縱軸(29)延伸，第二線圈(23)沿縱軸(29)在第一線圈(20)的延長方向安置，其特征在于第二線圈(23)置于放電管(11)所環(huán)繞的腔(18)外，以及工作時(shí)第一和第二線圈(20、23)中的電流相對(duì)于縱軸(29)具有相同的切線方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無電極低氣壓放電燈，其特征在于放電管(11)具有外層(12)和內(nèi)層部分(13)，內(nèi)層部分(13)環(huán)繞內(nèi)有第一線圈(20)延伸的腔(18)，并把腔(18)和放電空間(14)分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無電極低氣壓放電燈，其特征在于第二線圈(23)和第一線圈(20)相比，環(huán)繞著橫向于縱軸(29)的大面積區(qū)域。
4.包含根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的低氣壓放電燈的照明裝置，其特征在于該照明裝置還包括供電單元(40)，其第一輸出端(41A)相對(duì)于地(M)沒有高頻電壓變化，其第二輸出端(41B)的電壓相對(duì)于地(M)以高頻變化，同時(shí)第一和第二線圈(20，23)相互串聯(lián)地連接到供電單元(40)的輸出端(41A、41B)上，該照明裝置還裝有第三線圈(25)，它具有懸空的第一端(27A)和連接到供電單元(40)第一輸出端(41A)的第二端(27B)，這樣在工作時(shí)第三線圈(25)在第一端(27A)和第二端(27B)之間產(chǎn)生的電壓差，與第二輸出端(41B)和第一(41A)輸出端之間的電壓差相反。
全文摘要
本發(fā)明的無電極低氣壓放電燈(10)裝有透光的放電管(11)，該放電管密封著含有可電離填充物的放電空間(14)。該電燈(10)還裝有第一和第二線圈(20，23)，在工作時(shí)可導(dǎo)通高頻電流。第一線圈(20)在放電管(11)所環(huán)繞的腔(28)內(nèi)沿縱軸(29)延伸。第二線圈(23)沿縱軸(29)在第一線圈(20)的延長方向安置于放電管(11)所環(huán)繞的腔(18)外。工作時(shí)，第一和第二線圈(20，23)中的電流相對(duì)于縱軸具有相同的切線方向。該電燈產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾比較小，同時(shí)還能避免第二線圈(23)妨礙電燈的起動(dòng)和引起電燈工作不穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01J65/04GK1145136SQ95192368
公開日1997年3月12日 申請(qǐng)日期1995年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月23日
發(fā)明者P·H·安東尼斯, K·韋特 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司