專利名稱：無燈絲閉合環(huán)形氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體放電燈，特別是一種無燈絲氣體放電燈。
現(xiàn)有的氣體放電燈管內(nèi)通常都有燈絲，其工作原理是在燈管兩端的燈絲間加上高電壓，使燈管內(nèi)的氣體電離成為導(dǎo)體，依靠燈絲發(fā)射電子形成電流，電流流過被電離的氣體，使氣體分子受到激發(fā)而發(fā)光。因燈絲在高溫下才有較強(qiáng)的發(fā)射電子能力，所以燈絲要工作在高溫狀態(tài)下。在高溫的作用和電子的撞擊下，燈絲的工作壽命較短，這使得燈絲損壞成為燈管損壞的主要原因，導(dǎo)致了燈管的工作壽命不長(zhǎng)。
從根本解決這個(gè)問題的方法是取消燈絲?，F(xiàn)有的作法是在燈管內(nèi)設(shè)置一對(duì)平板電極，平板電極與電離后的氣體間構(gòu)成一個(gè)電容器。在兩平板電極間加上交流電壓，利用電容器的充放電，使高頻電流流過燈管內(nèi)被電離的氣體，使燈管發(fā)光，平板電極無需向外發(fā)射電子。這種方法的缺點(diǎn)是因電極尺寸受到燈管的限制，電極與氣體間的電容量較小，要產(chǎn)生燈管發(fā)光所需的電流，加在電極間的交流電壓的頻率要高達(dá)數(shù)十到數(shù)百兆赫。在這樣高的頻率下，燈管會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，必須用透明的導(dǎo)電材料將燈管屏蔽起來，這在目前較難實(shí)現(xiàn)，燈管不易制造。而且，在這樣高的頻率下，用于產(chǎn)生高頻交流電壓的大功率半導(dǎo)體器件價(jià)格也很高，造成整個(gè)燈具成本較高。
本發(fā)明的目的是在20-100千赫的超音頻頻率上實(shí)現(xiàn)氣體放電燈管的無燈絲工作，在減少電磁輻射和降低生產(chǎn)成本的同時(shí)提高燈管的使用壽命。
本發(fā)明將燈管設(shè)計(jì)成閉合環(huán)形，閉合環(huán)形的燈管套在一個(gè)鐵氧體磁芯上。其工作方式是先用一個(gè)勵(lì)磁線圈使鐵氧體磁芯中的磁通量發(fā)生變化，在閉合環(huán)形氣體放電燈管內(nèi)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，這時(shí)再使閉合環(huán)形氣體放電燈管內(nèi)的氣體電離，就會(huì)在閉合環(huán)形氣體放電燈管中形成環(huán)形的感生電流，從而使燈管發(fā)光。
本發(fā)明因?yàn)槭强块]合環(huán)形氣體放電燈管內(nèi)的環(huán)形感生電流使燈管發(fā)光，不需要燈絲，所以燈管是永久性的，使用壽命極長(zhǎng)。同時(shí)，因?yàn)闊艄茉诔纛l的頻率范圍內(nèi)工作，電磁輻射和制造成本也很低。
本發(fā)明可用來制造無燈絲的熒光燈、氙燈和鈉光燈等氣體放電型燈具。
下面結(jié)合附圖
給出本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)鐵氧體磁芯(2)穿過閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)和勵(lì)磁線圈(3)構(gòu)成閉合磁路，勵(lì)磁線圈(3)和勵(lì)磁控制電路(4)相連接。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的一種無燈絲氣體放電燈的細(xì)節(jié)及其工作參數(shù)的確定方法。
閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)由兩個(gè)不同半徑的同心園形玻璃管構(gòu)成封閉的園筒形，內(nèi)玻璃管的內(nèi)壁涂有反光物質(zhì)，以提高發(fā)光效率。反光物質(zhì)如果用導(dǎo)電材料，必須在反光涂層上沿軸向開槽，使其不能閉合，以免產(chǎn)生渦流損耗。內(nèi)玻璃管的內(nèi)徑略大于鐵氧體磁芯(2)的外徑。
在閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)部，有兩只啟輝電極(6)與啟輝控制電路(5)相連接。啟輝控制電路(5)在啟輝時(shí)產(chǎn)生數(shù)百伏特的高電壓加在啟輝電極(6)上，使閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)的氣體電離。氣體電離后，啟輝控制電路(5)輸出一個(gè)恒定的電流，通過啟輝電極(6)放電，使閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)工作一段時(shí)間，直至被電離的氣體擴(kuò)散到整個(gè)閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)中。這時(shí)，感生電場(chǎng)就能在閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)中產(chǎn)生感生電流而點(diǎn)亮燈管。隨后，啟輝控制電路(5)的輸出端處于懸空狀態(tài)，以免影響閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)正常工作。為提高啟輝效果，兩只啟輝電極(6)分別靠近園筒形的兩個(gè)底面，并在啟輝電極(6)的表面涂上易于發(fā)射電子的物質(zhì)。鐵氧體磁芯(2)選用渦流損耗和磁滯損耗小的鐵氧體材料分兩段制成，一段作成U形，另一段作成I形。閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)套在U形段的一側(cè)，勵(lì)磁線圈(3)套在U形段的另一側(cè)。U形段與I形段連接在一起，構(gòu)成閉合磁路，中間不留氣隙。但U形段與I形段間要能夠拆開，以便于安裝和更換閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)。
勵(lì)磁線圈(3)與勵(lì)磁控制電路(4)相連接，勵(lì)磁控制電路(4)輸出的交流勵(lì)磁電流流過勵(lì)磁線圈(3)，在鐵氧體磁芯(2)中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，鐵氧體磁芯(2)中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值要略小于鐵氧體磁芯材料的飽合磁感應(yīng)強(qiáng)度值。
勵(lì)磁電流的頻率在20-100千赫茲之間選取。頻率越高，閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)的感生電場(chǎng)強(qiáng)度越大，這可以提高閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)的功率密度，減小閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)的體積。但鐵氧體磁芯(2)的損耗會(huì)加大，引起鐵氧體磁芯(2)發(fā)熱。制造時(shí)要根據(jù)鐵氧體磁芯材料的特性，在鐵氧體磁芯(2)發(fā)熱不嚴(yán)重的情況下，盡可能提高工作頻率。
在選定了鐵氧體磁芯材料，確定了鐵氧體磁芯(2)的工作頻率和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度值后，鐵氧體磁芯(2)的截面積越大，閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)的感生電場(chǎng)強(qiáng)度也越大，但鐵氧體磁芯(2)的體積和成本會(huì)升高。制造時(shí)要根據(jù)閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)正常發(fā)光所需要的最小電場(chǎng)強(qiáng)度值來確定鐵氧體磁芯(2)的截面積。另一方面，在制作閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)時(shí)，要選取閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)所充氣體的有關(guān)參數(shù)，設(shè)法減小閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)正常發(fā)光所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度值，以減小鐵氧體磁芯(2)的體積和成本。
勵(lì)磁控制電路(4)在閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)未啟輝前，輸出一恒定的交流電壓加在勵(lì)磁線圈(3)上。在閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)啟輝后，反映在勵(lì)磁線圈(3)上的折合阻抗降低，勵(lì)磁控制電路(4)的輸出電流加大，此時(shí)勵(lì)磁控制電路(4)的輸出電流能自動(dòng)限定在一定的數(shù)值上，以免燒壞閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)。限流值確定在使閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)按額定功率發(fā)光所需的數(shù)值上。
閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)作成園筒形的缺點(diǎn)是因電離的氣體呈負(fù)電阻特性，有時(shí)會(huì)造成閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)電流密度分布有不均勻變化，引起閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)亮度的不均勻變化，產(chǎn)生亮條翻滾現(xiàn)象(這種現(xiàn)象對(duì)燈管的使用沒有什么影響)。消除決這種現(xiàn)象的辦法是減小閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)導(dǎo)電截面的橫截面積。為此可將閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)做的小一些。也可以采用玻璃管環(huán)繞多圈后閉合的方式制作閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)，以減小導(dǎo)電截面。后一種方式因電離的氣體擴(kuò)散到整個(gè)閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)要用較長(zhǎng)的時(shí)間，啟輝時(shí)間會(huì)有所增加。
權(quán)利要求
1.一種由氣體放電燈管(1)、鐵氧體磁芯(2)、勵(lì)磁線圈(3)、勵(lì)磁控制電路(4)組成的氣體放電燈，其特征是氣體放電燈管(1)呈閉合環(huán)形并套在鐵氧體磁芯(2)上，閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)內(nèi)部沒有燈絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體放電燈，其特征是鐵氧體磁芯(2)穿過閉合環(huán)形氣體放電燈管(1)和勵(lì)磁線圈(3)構(gòu)成閉合磁路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體放電燈，其特征是勵(lì)磁線圈(3)與勵(lì)磁控制電路(4)相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無燈絲閉合環(huán)形氣體放電燈，它屬于氣體放電型燈具。其特點(diǎn)是燈管呈閉合環(huán)形且燈管內(nèi)部沒有用來發(fā)射電子的燈絲。它采用在閉合環(huán)形燈管內(nèi)產(chǎn)生感生電流的方法使燈管發(fā)光。由于它的燈管內(nèi)不存在燈絲，所以燈管的使用壽命特別長(zhǎng)，是一種永久性的燈管。本發(fā)明可用來制造熒光燈、氙燈和鈉光燈等氣體放電型燈具。
文檔編號(hào)H01J65/04GK1164755SQ9611577
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1996年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月8日
發(fā)明者李建平 申請(qǐng)人:李建平