專利名稱：可減小磁干擾的放電光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)放電光源，具體來說涉及可減小外部磁干擾的放電光源。
眾所周知，感應(yīng)耦合的無電極低壓放電燈有許多優(yōu)點(diǎn)。一種典型的感應(yīng)耦合放電燈包括一個(gè)燈泡，燈泡按真空氣密方式密封并充以極低壓力的金屬蒸汽和稀有氣體。通過一個(gè)高頻電源(20千赫以上)激勵(lì)感應(yīng)器，感應(yīng)器于是使得在感應(yīng)器和覆蓋燈泡內(nèi)表面的熒光層之間的空間內(nèi)形成放電。
氣體放電燈使用期間出現(xiàn)的一個(gè)問題是在燈的外部要產(chǎn)生電磁場，這個(gè)電磁場在電源線上產(chǎn)生高頻干擾電流。結(jié)果，特別是電磁場的磁分量，在和該電源線相連的其它電設(shè)備(如收音機(jī)和電視機(jī))中有可能產(chǎn)生干擾。因此，減小電磁干擾(EMI)，尤其是減小它的磁分量的干擾，是商業(yè)上可行的感應(yīng)放電燈的最重要的問題之一。
在本領(lǐng)域內(nèi)已對(duì)減小感應(yīng)耦合放電燈的燈殼外的磁通作過嘗試。
例如，美國專利No.4,245,179和No.4,254,363就描述了企圖減小由于放電引起的總磁通的初級(jí)感應(yīng)線圈的幾何結(jié)構(gòu)。但這些技術(shù)一般來說不是很實(shí)用的，并且沒有易于得到的的數(shù)據(jù)來證明它們在減小外部磁通方面的有效性。
美國專利No.4,645,967、4,704,562、4,727,294、4,920,297、4,940,923給出的教導(dǎo)是使用一組導(dǎo)電的短路的抗干擾環(huán)10、11、12，將它們固定到燈殼的外部并使它們包圍著放電容器(如

圖1清晰可見)。當(dāng)按感應(yīng)方式激勵(lì)放電時(shí)，這些環(huán)10、11和12產(chǎn)生一個(gè)電流，這個(gè)電流產(chǎn)生的磁通與主磁通的方向相反，可抵消某些初級(jí)感應(yīng)線圈的磁面。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是并非非常有效，并且發(fā)現(xiàn)每個(gè)環(huán)只能使放電發(fā)出的磁通減小約1.8-2.0分貝(dB)。在本領(lǐng)域內(nèi)強(qiáng)烈期望能有更加有效的技術(shù)來減小放電燈產(chǎn)生的電磁場的磁分量。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種簡單有效的技術(shù)來顯著減小從任何感應(yīng)放電發(fā)出的外部磁干擾，這種感應(yīng)放電是靠由射頻電源驅(qū)動(dòng)的一個(gè)空心的或鐵淦氧磁芯的感應(yīng)器維持的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可減小磁干擾的放電燈。
雖然本發(fā)明可應(yīng)用于屏蔽由感應(yīng)激勵(lì)高頻放電產(chǎn)生的電磁干擾的磁分量，但本發(fā)明在減小從放電燈逸出的外部磁通方面也有其特殊的實(shí)用性。
按本發(fā)明的教導(dǎo)，用一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)包圍用于維持感應(yīng)放電的、置入氣體介質(zhì)中的、并由預(yù)定射頻驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器。該屏蔽環(huán)在一個(gè)電容端終止，以便在一個(gè)低于感應(yīng)器的預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率的共振頻率下維持共振。
在一個(gè)密封的透明的燈殼內(nèi)封閉包含一種稀有氣體(從惰性氣體組中選出的)和一種氣化的金屬(最好是汞和鈉)的氣體介質(zhì)。在燈殼的內(nèi)表面上淀積一層熒光材料，感應(yīng)器容納在燈殼中。
一個(gè)電源裝置向感應(yīng)器的初級(jí)線圈施加高頻功率以便在燈殼內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)電磁場，用于維持氣體介質(zhì)中的感應(yīng)放電。該熒光材料響應(yīng)于氣體介質(zhì)中的放電而發(fā)光。
屏蔽環(huán)可固定到燈殼的外部或內(nèi)部，并且可成為淀積在燈殼上的一個(gè)導(dǎo)電膜。還有，屏蔽環(huán)可以包括多個(gè)相互獨(dú)立的屏蔽環(huán)，每個(gè)單獨(dú)的屏蔽環(huán)都終止在一個(gè)相應(yīng)的電容端，該屏蔽環(huán)或者可以是一個(gè)多圈的導(dǎo)電環(huán)，它終止在一個(gè)電容端。
感應(yīng)器或者包括一個(gè)空心的感應(yīng)器，或者是一個(gè)鐵淦氧磁芯感應(yīng)器，只要感應(yīng)器不構(gòu)成一個(gè)閉合磁路就成。
對(duì)于大于1兆赫的頻率的使用情況，要選擇燈殼和氣體介質(zhì)。
閱讀了結(jié)合附圖的以下說明后，本發(fā)明的這些目的和其它目的都將變得清楚明白。
圖1是按現(xiàn)有技術(shù)的具有抗干擾環(huán)的無電極低壓放電燈的示意圖；圖2是按本發(fā)明的磁干擾減小技術(shù)的示意圖；圖3示意地表示按本發(fā)明的具有一個(gè)屏蔽環(huán)的無電極低壓放電燈；圖4是一個(gè)試驗(yàn)裝置的示意圖；圖5是相對(duì)于加到初級(jí)線圈上的電壓的屏蔽的曲線圖；圖6是感應(yīng)在檢查環(huán)上的電壓相對(duì)于感應(yīng)到磁檢測環(huán)上的電壓的相對(duì)幅度和相位的曲線圖；圖7是表示對(duì)三種不同的終端的初級(jí)線圈的串聯(lián)電感和品質(zhì)因數(shù)“Q”隨頻率的變化的曲線圖；圖8是表示對(duì)四種不同終端的磁檢測環(huán)的電壓相對(duì)于初級(jí)線圈電壓的幅度的曲線圖；圖9是表示對(duì)電容器終端和C/R終端的初級(jí)線圈電感和品質(zhì)因數(shù)“Q”在4-8兆赫頻譜上的變化的曲線圖；圖10示意表示本發(fā)明的多個(gè)獨(dú)立的屏蔽環(huán)；圖11示意地表示固定在燈殼內(nèi)部的本發(fā)明的一個(gè)屏蔽環(huán)；圖12示意地表示本發(fā)明的一個(gè)多圈的屏蔽環(huán)。
參照圖2，無電極低壓放電燈13包括一個(gè)透明玻璃燈殼14，燈殼14按氣密方式密封，并且包含有處于很低壓力下的構(gòu)成了可電離的氣體介質(zhì)15的稀有氣體(如，氬)和氣化的金屬(如，汞)。燈殼14有一燈泡16和一空腔17(或燈殼14的凹入部分)，空腔17中設(shè)有由多圈銅線構(gòu)成的初級(jí)線圈18。初級(jí)線圈18是感應(yīng)器19的一部分，感應(yīng)器19可以是空心感應(yīng)器，或者是鐵淦氧芯感應(yīng)器。如果選擇鐵淦氧芯感應(yīng)器19，則要在空腔17中提供一個(gè)由初級(jí)線圈18包圍的磁性材料(鐵淦氧)的條形芯(該芯可以是一個(gè)鐵淦氧管)。
將初級(jí)線圈18連到一個(gè)高頻電源裝置20上(圖中示意地表示)，以便在燈殼14內(nèi)產(chǎn)生高頻電磁場。
燈殼14的內(nèi)壁21涂以由發(fā)光物質(zhì)構(gòu)成的一個(gè)透明的層22，發(fā)光物質(zhì)通常是由幾種熒光的或磷光的金屬鹽(如，鎢酸鈣、硫酸鋅、和/或硅酸鋅)組成的一種混合物。
燈13使用期間，在燈殼14內(nèi)產(chǎn)生高頻電磁場，并且要保證在燈殼14內(nèi)能維持感應(yīng)放電。這種放電產(chǎn)生的絕大部分是紫外線，它們是不可見的。紫外光照射層22的熒光物質(zhì)，發(fā)出較長波長的輻射，其波長在光譜的可見光范圍。適當(dāng)選擇熒光物質(zhì)，就可使這種光具有任何期望的顏色。
以這樣高的頻率(超過20,000赫)工作的放電燈13可能對(duì)燈殼14的外部產(chǎn)生電磁干擾，有可能干擾燈附近的無線電接收和電視接收，外部磁通可能引起非常嚴(yán)重的問題。
為了有效減小這種不期望的外部磁干擾，要為放電燈13提供至少一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)23，如圖2和3清晰可見。屏蔽環(huán)23包圍著在燈殼14內(nèi)部產(chǎn)生并維持的放電區(qū)。為便于說明，在圖2和3中只表示出一個(gè)屏蔽環(huán)23；但如果需要，則可使用多個(gè)屏蔽環(huán)。
每個(gè)屏蔽環(huán)23都終止在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娍乖?4中。在以感應(yīng)方式激勵(lì)放電時(shí)，屏蔽環(huán)23產(chǎn)生一個(gè)電流，這個(gè)電流產(chǎn)生的磁通的方向和初級(jí)線圈外部的主磁通的方向相反，因此有效地抵消了初級(jí)感應(yīng)線圈18的某些磁通。由于所產(chǎn)生的流入環(huán)23中的電流大干簡單的閉合環(huán)(像現(xiàn)有技術(shù)中那樣)中的電流，所以觀察到的磁干擾的減少量為6-25分貝，而在使用幾個(gè)閉合環(huán)時(shí)的這個(gè)減少量為1.8-2.0分貝。
在其它的一些因素中，磁通的準(zhǔn)確減少量取決于初級(jí)線圈18和屏蔽環(huán)23之間的耦合情況、屏蔽環(huán)23終止處的特定電抗元件24、以及在放電工作的頻率(一個(gè)預(yù)定的驅(qū)動(dòng)射頻)和端接的環(huán)23的共振頻率之間的差。
使這一技術(shù)有效的主要關(guān)鍵是選擇終止屏蔽環(huán)23的正確的電抗元件24，使環(huán)23中的電流有合適的幅度，它的電流相位要和流過維持放電的初級(jí)線圈18的電流的相位相反。由于屏蔽環(huán)23在電特性方向總是電感性的，因此終端電抗元件24的特性總體而論總是電容性的，并且還可能包括一些電阻以展寬磁通減少的頻率范圍(以犧牲幾個(gè)分貝的有效性為代價(jià))。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然清楚，選擇終端電抗元件24并非是顯而易見的。在略高于組合屏蔽環(huán)的電抗與終端的電抗來產(chǎn)生共振的頻率的一個(gè)頻率處可實(shí)現(xiàn)最大的磁屏蔽。為了明顯減小放電燈13外部的磁通，環(huán)23/終端24的組合共振頻率應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)放電燈13的頻率。如果終端電抗元件24使屏蔽環(huán)23共振的頻率略高于驅(qū)動(dòng)頻率，則要觀察到相反的效果，放電燈13外部的磁通反而要大于不帶屏蔽環(huán)23時(shí)的磁通。屏蔽環(huán)23和終端24剛好在放電燈的驅(qū)動(dòng)頻率產(chǎn)生共振也是不可取的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致外部磁通的增大，并且將極大地增加初級(jí)線圈18內(nèi)的損耗。
為了說明上述效果，使用圖4所示的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測量(圖4是用來證實(shí)這一效果的初級(jí)線圈18和各個(gè)屏蔽環(huán)的幾何結(jié)構(gòu)示意圖)。初級(jí)線圈18(環(huán)25)由4英寸長(4″)的線圈組成，共有28圈，外徑約1(1.25″)英寸。這個(gè)線圈的電感約8μH(微亨)。電磁場(emf)檢查環(huán)26的外徑為2英寸(2″)，用于測量在這個(gè)直徑上的電磁場(emf)。屏蔽環(huán)23是一個(gè)4英寸(4″)外徑的環(huán)，這個(gè)環(huán)產(chǎn)生的電流可抵消初級(jí)線圈18產(chǎn)生的磁通。終端電抗元件24插在這個(gè)屏蔽環(huán)23中。磁檢測環(huán)27是一個(gè)靜電屏蔽磁檢測環(huán)，其外徑約14英寸(14″)。使用這個(gè)環(huán)27來指示屏蔽環(huán)23實(shí)現(xiàn)的屏蔽量。對(duì)于所有這里描述的試驗(yàn)，電磁場檢查環(huán)26和屏蔽環(huán)23都處在初級(jí)感應(yīng)線圈18的中間平面。為了驗(yàn)證這種磁屏蔽技術(shù)，使用一臺(tái)HP4194A型增益/相位和阻抗分析器，在初級(jí)線圈驅(qū)動(dòng)頻率附近的頻譜上進(jìn)行增益/相位和阻抗測量。
圖5表示在下述三種情況下，在1兆赫-5兆赫(MHz)的頻率范圍內(nèi)、在初級(jí)線圈電壓和感應(yīng)到磁檢測環(huán)上的電壓之間的幅度(以分貝為單位)和相位差的比例，這三種情況是開路屏蔽環(huán)(基本上無屏蔽作用)、短路屏蔽環(huán)(現(xiàn)有技術(shù))、和終端屏蔽環(huán)(本發(fā)明)。感應(yīng)到磁檢測環(huán)27的電壓和來自被驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈18的磁干擾成正比。在開路情況下可以忽略相對(duì)磁通隨頻率的減小，因?yàn)檫@種情況簡單地代表的只是磁檢測環(huán)27的頻率響應(yīng)。針對(duì)加到初級(jí)線圈18上的電壓產(chǎn)生的磁屏蔽量是沒加屏蔽的磁通和加有屏蔽環(huán)(短路環(huán)或終端環(huán))的磁通之間的差。圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)的短路環(huán)產(chǎn)生的屏蔽約為1.8分貝并且和頻率無關(guān)。終端環(huán)23在低于終端環(huán)23的共振頻率(約2.5兆赫)的頻率提供“負(fù)”的屏蔽，即增大了來自初級(jí)線圈18的磁通；而在高于它的共振頻率的頻率下，終端環(huán)23提供的屏蔽作用卻比短路環(huán)提供的屏蔽作用大得多。圖5中的兩個(gè)小圓圈表示最大磁屏蔽點(diǎn)和在2.74兆赫發(fā)生的相應(yīng)的相位響應(yīng)。在這種情況下的磁通的最大減少量低于未加屏蔽的結(jié)果約8分貝。終端環(huán)的這種特性代表了它們的基本功能在低于終端環(huán)共振頻率的頻率下，磁通獲取量增加；而在高于它的共頻率的頻率下，相對(duì)磁通獲取量減小。從磁通的相對(duì)幅度和相位數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，若低于共振頻率，流入終端環(huán)23的電流和初級(jí)線圈中的電流的方向相同，增加了它所包圍的磁通，使來自初級(jí)線圈的電磁干擾(EMI)磁分量增大。而若高于共振頻率，流入終點(diǎn)環(huán)23的電流和初級(jí)線圈18中的電流的方向相反，因此抵消(減小)了它們包圍的總磁通，使來自初級(jí)線圈18的磁干擾減小。依據(jù)這些測量結(jié)果，可以把終端環(huán)23看成是一個(gè)頻率敏感的磁屏蔽元件，它必須在低于放電的驅(qū)動(dòng)頻率的頻率下共振才能有效地起作用。
圖5所示的數(shù)據(jù)表示的是相對(duì)于加到初級(jí)線圈18的電壓的屏蔽幅度；但圖6給出了磁屏蔽的有效性的意義更加明確的度量，圖6表示的是感應(yīng)到電磁場檢查環(huán)26上的電壓相對(duì)于感應(yīng)到磁檢測環(huán)27上的電壓的相對(duì)幅度和相位。由于屏蔽環(huán)23抵消了來自初級(jí)線圈18的某些磁場，所以環(huán)23略微降低了感應(yīng)到電磁場檢查環(huán)26的電壓。由于這個(gè)感應(yīng)電壓代表感應(yīng)放電的主要分量的驅(qū)動(dòng)電壓，所以這個(gè)感應(yīng)電壓和外部磁通之間的比是屏蔽的有效性的一個(gè)更加準(zhǔn)確的度量。因此從圖6可以看出，相對(duì)于維持放電的電壓，短路環(huán)將磁通干擾有效地減少了1.6分貝，而終端環(huán)將磁通干擾減少了6.5分貝。
圖7針對(duì)早些時(shí)候提到過的屏蔽環(huán)23的3種不同的終端表示出初級(jí)線圈的串接電感和品質(zhì)因數(shù)“Q”隨頻率而變的情況。圖7的數(shù)據(jù)支持圖5的數(shù)據(jù)。對(duì)于開路環(huán)，初級(jí)線圈的電感Ls幾乎是一個(gè)常數(shù)；對(duì)于短路環(huán)，電感Ls略有減小，這是因?yàn)橥ㄟ^短路環(huán)的電流使初級(jí)線圈18中的磁通略微減小的緣故。對(duì)于屏蔽環(huán)(終端環(huán))23，在低于共振頻率的頻率下，Ls大于開路環(huán)時(shí)的Ls(這表明終端環(huán)有一個(gè)增加了它所包圍的總磁通的電流流動(dòng))；而在高于共振頻率的頻率下，Ls小于開路環(huán)時(shí)的Ls(這表明終端環(huán)有一個(gè)和它所包圍的總磁通相反的電流流動(dòng))。在這種情況下的Ls的峰值變化約為+/-9％。
圖7中還表示出初級(jí)線圈的品質(zhì)因數(shù)“Q”的曲線，因?yàn)樗鼈儽硎镜氖谴牌帘蔚膶?shí)際“代價(jià)”，所以它們也是討論的重點(diǎn)。在這里所示的整個(gè)頻率范圍內(nèi)，對(duì)于開路環(huán)的“Q”因數(shù)最大；對(duì)于短路環(huán)的“Q”因數(shù)略?。粚?duì)于終端環(huán)，“Q”因數(shù)相當(dāng)小(和頻率有關(guān))，并且在發(fā)生共振時(shí)的“Q”因數(shù)最小。這一結(jié)果顯然表明，初級(jí)線圈的表觀Q因數(shù)包括流入屏蔽環(huán)23的電流的歐姆損耗。因而從本質(zhì)上看，屏蔽環(huán)23中的功率損失是減小電磁干擾磁分量所需的“代價(jià)”。
對(duì)于終端環(huán)23，在2.74兆赫的初級(jí)線圈的“Q”因數(shù)是38，而當(dāng)屏蔽環(huán)開路時(shí)的這個(gè)“Q”因數(shù)則約為300。如果屏蔽環(huán)23中消耗的功率使功率傳輸效率(放電功率與傳遞到線圈的總功率之比)明顯降低到一個(gè)不可接受的程度，那么在這種情況下的“Q”因數(shù)的這種嚴(yán)重下降就有可能給燈的放電帶來問題?！癚”因數(shù)下降是否是有決定性意義的問題涉及放電的電壓和電流之間的相位角、環(huán)/終端電路的“Q”因數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)頻率(受到抑制)和終端環(huán)的共振頻率之間的相互關(guān)系。在這種情況下觀察到的低“Q”因數(shù)主要是由于存在終端電容器之故，該終端電容器是一種“旁路”型的電容器，它在2.7兆赫的串聯(lián)電阻是0.394歐姆。使用較高質(zhì)量的終端電容器可能改善“Q”因數(shù)。較高質(zhì)量的終端電容器的串聯(lián)電阻較低，因此能增加總的“Q”因數(shù)，改善磁屏蔽；下面將結(jié)合在6.78兆赫得到的數(shù)據(jù)對(duì)此進(jìn)行討論。此外，從圖7顯然可以看出，如果在可獲得最大屏蔽效果的較高頻率使用這種技術(shù)，屏蔽效果會(huì)略有下降，但比短路環(huán)還可能更有效，并且在這個(gè)頻率下的“Q”因數(shù)可能不會(huì)明顯影響功率傳輸。
通過測量6兆赫附近磁檢測環(huán)上的電壓相對(duì)于初級(jí)線圈電壓(如圖5中的電壓)的幅度，在略高的頻率下考察屏蔽環(huán)的終端的串聯(lián)電阻對(duì)屏蔽效果和初級(jí)線圈的“Q”因數(shù)的影響結(jié)果。使用四種不同的終端開路環(huán)、短路環(huán)、1.88nF的銀云母電容器(Rs＝0.033Ω)、與1.2Ω電阻器串聯(lián)的1.88nF銀云母電容器(從這開始，稱之為C/R)。在圖8中表示出在4和8兆赫之間的頻率范圍內(nèi)這種測量的結(jié)果。如從圖8可以看出的，對(duì)于短路環(huán)，磁通下降了約2分貝；對(duì)于1.88nF電容器終端，磁通下降高達(dá)26分貝(電磁干擾磁分量最大下降約20倍)；對(duì)于C/R終端，磁通下降了約6分貝(最大值)。在6.78兆赫(一個(gè)任選的頻率)，對(duì)于電容器終端，磁通下降約16分貝；而對(duì)于C/R終端，磁通下降約5分貝。
圖9表示出電容器終端和C/R終端在4和8兆赫之間的頻譜上的初級(jí)線圈電感和“Q”因數(shù)的變化情況。對(duì)于電容器終端，初級(jí)線圈最大電感是沒加屏蔽時(shí)的值的+/-75％。這個(gè)巨大的電感變化表明，共振時(shí)屏蔽環(huán)對(duì)初級(jí)線圈特性的影響相當(dāng)強(qiáng)烈。但應(yīng)注意，在這個(gè)器件屏蔽磁通最有效的頻率(約高于共振頻率300-400千赫)，初級(jí)線圈阻抗的變化小于10％。初級(jí)線圈阻抗的這么小的變化不太可能影響放電燈的使用。對(duì)于C/R終端，初級(jí)線圈電感的變化小得多。
在圖9中還表示出初級(jí)線圈的“Q”因數(shù)隨頻率變化的數(shù)據(jù)。C/R終端給出的“Q”因子有一個(gè)范圍很寬的最小值，這個(gè)最小值低得可能不能實(shí)用。電容終端環(huán)的“Q”因數(shù)變化相當(dāng)陡峭，并且除共振頻率附近以外的“Q”因數(shù)都比C/R終端的“Q”因數(shù)高得多(在圖9中的“Q”因數(shù)刻度是100/格)。例如在6.78兆赫，電容器終端的“Q”因數(shù)約為160，這將使初級(jí)線圈因屏蔽產(chǎn)生的損耗增加極小。從圖8和9所示的數(shù)據(jù)可以看出，減小屏蔽環(huán)25的電阻將會(huì)增加屏蔽的有效性，同時(shí)還會(huì)減小初級(jí)線圈因與屏蔽環(huán)23的相互耦合產(chǎn)生的功率損耗。
如圖2示意表示出來的，屏蔽環(huán)23設(shè)在燈殼14的外部。屏蔽環(huán)23可以是一個(gè)環(huán)(如，銅)，也可以是在燈殼14的玻璃壁21上淀積的一個(gè)導(dǎo)電膜。這個(gè)膜應(yīng)該是一個(gè)相當(dāng)好的良導(dǎo)體，不消耗太多的能量。
然而，從原理上看，完全有理由把屏蔽環(huán)(環(huán)或膜的形式)放在燈殼14的內(nèi)部(如圖11清晰可見)。當(dāng)然，還應(yīng)該考慮屏蔽環(huán)23和燈殼內(nèi)部的氣體介質(zhì)(如，汞)之間的材料的相容性的問題。例如，如果汞是氣體介質(zhì)的一部分，則對(duì)燈泡中的氣體環(huán)境開通的銅金屬環(huán)就不是一個(gè)好的選擇，因?yàn)殂~與汞將產(chǎn)生不利于燈使用的反應(yīng)。從對(duì)汞的相容性觀點(diǎn)出發(fā)，鎢可能是一個(gè)好的選擇。此外，還必須使用不漏氣的并且與汞/緩沖氣體放電氣體環(huán)境相容的封裝電容器材料。
可以使用多個(gè)屏蔽環(huán)23來屏蔽外部磁干擾。通過所需的屏蔽量就能很簡單地確定用于多個(gè)環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)屏蔽環(huán)比一個(gè)屏蔽環(huán)更加有效(雖然有效性不會(huì)正好是兩倍)。正如單個(gè)屏蔽環(huán)一樣，當(dāng)環(huán)的平面平行于被驅(qū)動(dòng)的初級(jí)單元的平面時(shí)，多個(gè)屏蔽環(huán)可能是最有效的。這些屏蔽環(huán)可以彼此獨(dú)立(如圖10清晰可見)，還可以使用一個(gè)多圈的屏蔽環(huán)(如圖11清晰可見)而不使用多個(gè)獨(dú)立的環(huán)23。多圈屏蔽環(huán)的共振可能需要較小的電容。
屏蔽環(huán)23的最佳位置是放電區(qū)的中間平面，當(dāng)然也不必十分精確地設(shè)在這里。屏蔽環(huán)23可以不在該中間平面的中心。環(huán)23必須盡量靠近被驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器，以便獲得足夠緊密的耦合，感應(yīng)出將被驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器19的磁通減至最小所必須的電流。如果環(huán)23設(shè)在燈泡16的外部，那么將會(huì)很容易地在玻璃表面上淀積一個(gè)銅金屬的膜環(huán)(例如，通過等離子體蒸汽淀積)，使膜環(huán)在和終端電容器24連接的某個(gè)位置斷開。當(dāng)屏蔽環(huán)23由電導(dǎo)率最高的材料制成時(shí)，就能產(chǎn)生對(duì)電磁干擾的最大程度的抑制；然而，用導(dǎo)電性能較差的環(huán)材料也能夠明顯減小電磁干擾。順便提一下，可使終端電容器24非常小，因?yàn)樵撾娙萜?4僅需最多幾伏的額定電壓。
本發(fā)明提供減小來自感應(yīng)耦合放電的磁干擾的一種新技術(shù)，它比現(xiàn)有技術(shù)中描述的技術(shù)的有效性實(shí)際上高一個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明證實(shí)，用一個(gè)共振頻率略低于驅(qū)動(dòng)頻率的終端環(huán)包圍感應(yīng)器，就能減小來自被驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器的外部磁干擾。這個(gè)結(jié)果表明，屏蔽環(huán)電路的總電阻強(qiáng)烈地影響屏蔽的有效性，并且還影響功率傳輸效率。增加屏蔽環(huán)電路的電阻，將減小初級(jí)線圈的“Q”因數(shù)、使共振區(qū)變寬、降低磁屏蔽的程度并且增加屏蔽環(huán)中的功率消耗。從定量角度看，初級(jí)線圈和屏蔽環(huán)的準(zhǔn)確幾何位置、兩個(gè)環(huán)之間的耦合程度、以及屏蔽環(huán)共振頻率和驅(qū)動(dòng)頻率之間的差，都會(huì)影響屏蔽環(huán)電阻和初級(jí)線圈特性之間的關(guān)系。雖然這種技術(shù)是結(jié)合無電極低壓放電燈進(jìn)行討論的，但應(yīng)該把這種技術(shù)看成是能在不同的應(yīng)用場合減小電磁干擾的技術(shù)。以上描述了一種簡單的減小電磁干擾的技術(shù)，它大大減小了由射頻源驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器線圈發(fā)出的外部磁通量。這種技術(shù)大大減小了由空心感應(yīng)器或鐵淦氧磁芯感應(yīng)器維持的任何感應(yīng)放電發(fā)出的磁干擾，只要鐵淦氧磁芯不形成閉合磁路就成。
顯然，在不偏離本發(fā)明的基本構(gòu)思的條件下可以作出許多改進(jìn)。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都應(yīng)清楚，在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)，除了這里具體描述的方式外，還可以用其它方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種減小由可電離氣體介質(zhì)包圍的感應(yīng)器發(fā)出的外部磁通的方法，其中的感應(yīng)器包括一個(gè)用預(yù)定的驅(qū)動(dòng)射頻驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈以維持感應(yīng)放電，該方法包括如下步驟用至少一個(gè)具有電感的屏蔽導(dǎo)電環(huán)包圍感應(yīng)器；在一個(gè)電容性終端端接所說的至少一個(gè)屏蔽環(huán)，使該終端與所說至少一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)發(fā)生共振；以及使與屏蔽環(huán)的電感串聯(lián)的電容性終端的共振頻率低于初級(jí)線圈的預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中的感應(yīng)放電是在一個(gè)無電極低壓放電燈中維持的，該方法進(jìn)一步還包括如下步驟提供一個(gè)填充所說氣體介質(zhì)的密封的透明燈殼，所說氣體介質(zhì)包括稀有氣體和氣化金屬；將感應(yīng)器放入燈殼內(nèi)；在燈殼的內(nèi)表面上淀積一層熒光材料；提供向所說初級(jí)線圈施加高頻功率的裝置，以便在燈殼內(nèi)產(chǎn)生維持所說氣體介質(zhì)中的感應(yīng)放電的電磁場，所說熒光材料響應(yīng)氣體介質(zhì)中的放電而發(fā)光。
3.如權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步還包括如下步驟在燈殼外部固定屏蔽環(huán)。
4.如權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步還包括如下步驟在燈殼的內(nèi)部固定屏蔽環(huán)。
5.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括如下步驟用多個(gè)獨(dú)立的屏蔽環(huán)包圍感應(yīng)器，其中的每一個(gè)環(huán)都終止在一個(gè)相應(yīng)的電容端。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所說屏蔽環(huán)包括一個(gè)終止在電容端的多圈導(dǎo)電環(huán)。
7.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括如下步驟在初級(jí)線圈的中間平面定位屏蔽環(huán)。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中的感應(yīng)器包括一個(gè)空心的感應(yīng)器。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中的感應(yīng)器包括一個(gè)鐵淦氧磁芯感應(yīng)器。
10.一種減小無電極低壓放電燈外部的磁通的方法，該方法包括如下步驟提供一個(gè)填充可電離氣體介質(zhì)的密封的透明燈殼，所說氣體介質(zhì)包括稀有氣體和氣化金屬；在燈殼的內(nèi)表面淀積一層熒光材料；在燈殼內(nèi)部設(shè)置感應(yīng)器，該感應(yīng)器包括一個(gè)初級(jí)線圈；提供向所說初級(jí)線圈施加有預(yù)定驅(qū)動(dòng)射頻的功率的裝置，以便在燈殼內(nèi)產(chǎn)生維持在所說氣體介質(zhì)中的感應(yīng)放電的電磁場，所說熒光材料響應(yīng)氣體介質(zhì)中的放電而發(fā)光；用至少一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)包圍感應(yīng)器；在一個(gè)電容性終端終止所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)，使該終端與所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)發(fā)生共振；以及使與屏蔽環(huán)的電感串聯(lián)的電容性終端的共振頻率低于初級(jí)線圈的預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率。
11.一種可減小外部磁干擾的放電燈，包括一個(gè)充有可電離的氣體介質(zhì)的密封的透明燈殼，所說氣體介質(zhì)包括稀有氣體和氣化金屬；在燈殼內(nèi)表面淀積的一層熒光物質(zhì)；一個(gè)容納在燈殼中的感應(yīng)器，該感應(yīng)器包括一個(gè)初級(jí)線圈；向所說初級(jí)線圈施加預(yù)定驅(qū)動(dòng)射頻的功率的裝置，以在所說燈殼內(nèi)產(chǎn)生維持在所說氣體介質(zhì)中的感應(yīng)放電的電磁場，所說熒光材料響應(yīng)于氣體介質(zhì)中的放電而發(fā)光；包圍該感應(yīng)器的至少一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)；以及所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)終止在一個(gè)電容性終端，以使該終端與所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)發(fā)生共振，其中使與屏蔽環(huán)的電感串聯(lián)的電容性終端的共振頻率低于初級(jí)線圈的預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率。
12.如權(quán)利要求11的放電燈，其中所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)固定在燈殼外部。
13.如權(quán)利要求11的放電燈，其中所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)固定在燈殼內(nèi)部。
14.如權(quán)利要求11的放電燈，其中的感應(yīng)器由多個(gè)獨(dú)立的屏蔽環(huán)包圍，每個(gè)屏蔽環(huán)都終止在一個(gè)相應(yīng)的電容性終端。
15.如權(quán)利要求11的放電燈，其中所說屏蔽環(huán)包括終止在電容性終端的一個(gè)多圈的導(dǎo)電環(huán)。
16.如權(quán)利要求11的放電燈，其中所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)定位在初級(jí)線圈的中間平面。
17.如權(quán)利要求11的放電燈，其中的感應(yīng)器包括一個(gè)空心的感應(yīng)器。
18.如權(quán)利要求11的放電燈，其中的感應(yīng)器包括一個(gè)鐵淦氧磁芯感應(yīng)器。
19.如權(quán)利要求11的放電燈，其中針對(duì)大于1兆赫頻率的操作來選擇燈殼和放電介質(zhì)。
20.如權(quán)利要求11的放電燈，其中的稀有氣體是從以下這組氣體中選擇出來的氬、氪、氙和氖。
21.如權(quán)利要求11的放電燈，其中的氣化金屬是從汞和鈉組成的組中選擇出來的。
22.如權(quán)利要求11的放電燈，其中所說至少一個(gè)屏蔽環(huán)包括淀積在燈殼上的一個(gè)導(dǎo)電膜。
全文摘要
一種簡單有效的用于減小由可電離的氣體介質(zhì)圍繞的被驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)器發(fā)出的外部磁通的技術(shù)。該技術(shù)包括用至少一個(gè)屏蔽導(dǎo)電環(huán)包圍感應(yīng)器、在一個(gè)電容性終端終止屏蔽環(huán)以發(fā)生共振、并維持與屏蔽環(huán)電感串聯(lián)的電容性終端的頻率低于感應(yīng)器的預(yù)定驅(qū)動(dòng)頻率。
文檔編號(hào)H01J11/02GK1161565SQ9610766
公開日1997年10月8日 申請日期1996年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月14日
發(fā)明者R·B·皮埃扎克, B·亞歷山德羅維奇, V·A·戈德亞克 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司