CN101238537B - 感应驱动的气体放电灯 - Google Patents

Abstract

感应驱动的气体放电灯(10)，包括与每个灯丝相关的驱动线圈(14)和加热线圈(16)。加热线圈使得能在通过驱动线圈施加启动电压前预热灯丝。感应驱动线圈和感应加热器线圈包括在灯封壳内，从而允许灯被完全地密封。也披露了调暗灯的方法。通过降低施加到驱动线圈的电力和增加施加到加热线圈的电力来调暗灯，以防止电弧在较低的电压条件下熄灭。

Description

感应驱动的气体放电灯

优先权要求

本申请要求了2005年8月3日提交的名为“Coil Arrangement for aGas Discharge Lamp”的美国临时申请No 60/705,012的优先权。

背景技术

气体放电灯在提供照明中极为流行。例如，它们使用在办公室、家庭、工厂、礼堂和客机内。

气体放电灯的大多数功能类型中的一个是在名为“InductivelyPowered Lamp Assembly”的美国专利6,731,071中描述的感应驱动。此灯包括封壳内的线圈，以驱动每个灯丝或电极。每个线圈感应耦合到灯座(fixture)内的电源。选择地，灯丝提供有预热电路，以在灯启动前将灯丝预热。电路包括开关，开关闭合以向灯丝提供预热电流。在灯丝充分预热后，开关断开以提供用于点亮(strike)灯的电压。

在非感应驱动的灯中(即包括从灯封壳延伸的常规的接触引脚)，灯丝的加热是通常的。灯丝的加热降低了将灯点亮且维持灯的照明所要求的电压。另外，灯丝的加热允许对灯的可调暗性的增加的控制。改变荧光灯的亮度要求改变施加到灯的电压。然而，降低施加到灯的电压降低了通过灯丝的电流，因此改变了灯丝的温度。如果灯丝温度下降得过低，则灯将因为不能维持灯丝之间的电弧而熄灭。因此，开发了镇流器电路以通过在施加到灯的电压下降时增加通过灯丝的电流来调暗荧光灯。这些电路使得灯能在较大的范围内调暗。不幸地是，此解决方案不直接地适合于感应驱动的灯。

感应驱动的气体放电灯具有提供灯丝的能力。

发明内容

前述的问题通过包括用于驱动灯的驱动感应线圈和用于加热灯丝或电极的加热感应线圈的气体放电灯解决。如所披露，第一驱动线圈和第二驱动线圈向灯的第一灯丝和第二灯丝以常规方式提供电力。另外，第一加热器线圈和第二加热器线圈向第一电极和第二电极提供加热电流，以使得能在点亮电压通过驱动线圈施加到灯丝之前将灯丝预热。

在本发明的进一步的方面中，以协调的方式控制驱动线圈和加热线圈来提供调暗。通过驱动线圈施加到电极的电压与通过加热线圈施加到电极的电流成反比。因此，灯被感应驱动且可调暗。

通过参考当前实施例的描述和附图可更完全地理解和认识本发明的这些和其他目的、优点和特征。

附图说明

图1是感应耦合的气体放电灯；

图2示出了气体放电灯的感应连接器部分；

图3示出了气体放电灯和灯座的电路图；

图4示出了用于气体放电灯的灯座连接器；

图5示出了气体放电灯的端视图；

图6示出了用于气体放电灯的线圈的附加构造；

图7示出了辅助气体放电灯对齐的装置；

图8示出了用于驱动感应耦合的气体放电灯的电路；和

图9示出了用于驱动感应耦合的气体放电灯的第二电路。

具体实施方式

在附图中图示根据本发明的当前实施例构造的气体放电灯且气体放电灯以10指示。

如在图1中示出，灯10在封壳15上具有一对感应连接器部分11、12。感应连接器部分12具有驱动线圈14和加热器线圈16。感应连接器部分11类似于感应连接器部分12。传导条18将感应连接器部分11连接到感应连接器部分12。虽然图示的灯10的物理实施例是直管，但灯可以具有任何种类的物理构造，如在本领域中已知。

导体18形成在灯10的内部上。根据一个实施例，导体18是施加到灯10的内侧的传导涂料的条。根据另一个实施例，导体18是以粘合剂接附到灯10的内侧的金属条。然后可以将绝缘材料层施加到导体18上。替代地，导体18可以是在灯10的内侧或沿灯10的外侧从感应连接器部分11延伸到感应连接器部分12的传导线。

当感应连接器部分11、12整个形成在灯10内时，则灯10可以完全密封。替代地，感应器连接器部分11、12可以以类似于在常规气体放电灯的端部连接器中所使用的方式放置在灯管上。

感应连接器部分12在图2中更详细地示出。驱动线圈14通过电容器20连接到加热器线圈16。加热器线圈16连接到灯丝22。

图3示出了在灯座内的用于灯10的电路示意图。灯丝22、24与加热器线圈16、28串联。驱动线圈14、32通过电容器20、36连接到灯丝22、24。驱动线圈14、32通过导体18相互电耦合。

镇流器加热器线圈38、40感应地向加热器线圈16、28提供电力，而镇流器驱动线圈42、44感应地向驱动线圈14、32提供电力。镇流器驱动线圈42、44和镇流器加热器线圈38、40连接到逆变器46，而逆变器46连接到电源48。逆变器46和电源48可以是任何已知的逆变器和电源气体放电灯。例如，逆变器46可以是双晶体管半桥逆变器。

在运行中，逆变器46首先向镇流器加热器线圈38、40供电以加热灯丝22、24。在预先确定的时间期间后，逆变器46降低到镇流器加热器线圈38、40的电力且对镇流器驱动线圈42、44加电，从而导致灯丝22和24之间的电弧。在点亮后，由逆变器46供给的电力降低，以用于灯10的稳态运行。

对灯丝的预热延长了灯丝的寿命且因此延长了灯的寿命。预热电流典型地是灯丝所经受的电流的最高水平。在预热后，如果完全运行电压施加到灯，则预热电流可以几乎完全地消除。

因为加热器线圈16、28跨过灯丝22、24耦合，灯丝的加热与供给到灯丝以维持灯内电弧的电力分开。因此，控制电路(未示出)用于调节对不同情况的灯丝加热。控制电路的构造和设计将根据此披露对于本领域一般技术人员是显见的。

在当前的实施例中，控制电路使得灯能调暗。如已熟知，如果灯丝之间的电压和灯丝温度二者下降到不能维持灯内电弧的水平，则气体放电灯将熄灭。通过加热灯丝，即使如果两个灯丝之间的电势降低，也可以维持气体放电灯内的电弧。

在灯调暗期间，谐振电路将大体上非谐振地运行以降低跨过灯的电压。通过维持或增加灯丝加热电流同时降低灯电压，可以具有非常低的调暗水平。如果因为不同的灯类型需要附加的稳定性或调暗范围，则预热可以在灯电压降低时增加，以提供稳定的非闪烁光。

另外，在稳态运行期间的灯丝加热可随灯的老化而变化，因此增加了灯的有效寿命。当灯老化时，灯丝溅射且除去镀层到灯壁。灯壁上的此物质吸附了汞且导致污染。当汞降低或灯内部气体被污染时，灯变得难于启动且可能不利地影响灯在通常的运行电压下的稳定性。通过感测灯运行电压，控制系统可以调整到灯阻抗的变化。例如，当确定了灯难于启动或在运行模式中不稳定时，系统可以通过增加预热电流或预热持续时间来改变加热形式。时间或预热电流的此增加将有助于调整系统的不稳定。

依据本发明的一实施例，例如当确定了灯难于启动或在运行模式中不稳定时，测量点亮电压，在点亮电压下第一电极和第二电极之间初始电弧；并且选择地作为点亮电压的函数改变加热形式，以用于随后的灯启动中。

镇流器驱动线圈44和镇流器加热器线圈38包括在灯座连接器50内。类似地，镇流器驱动线圈42和镇流器加热器线圈40包括在灯座连接器52内。

灯座连接器52在图4中示出。灯座连接器52包括与镇流器驱动线圈42同轴的镇流器加热器线圈40。镇流器加热器线圈40和镇流器驱动线圈42同轴。因此，灯座连接器52在感应连接器12上滑动，因此将镇流器加热器线圈40放置在加热器线圈28附近且将镇流器驱动线圈42放置在驱动线圈32附近。

如在图2中示出，驱动线圈14周向地沿封壳15的外壁的外周定位。驱动线圈14可以在封壳15的内部上或在封壳15的外部上。加热器线圈16放置在从封壳15延伸的台部17内或外。台部17一般地是圆柱形的且与封壳15的外壁部分19同轴。与镇流器加热器线圈38和镇流器驱动线圈42的共轴布置不同的构造可以是满意的。在图5中示出了例子。

图5示出了灯的替代实施例10′的端视图，其中驱动线圈14′和加热器线圈16′是共平面的且放置在封壳15的顶部内。类似地，用于灯座连接器的灯座将具有共平面的镇流器驱动线圈和共平面的镇流器加热器线圈。

图6示出了包括多个加热线圈的灯的另一个替代实施例10″的端视图。驱动线圈14″围绕灯10的端部的外周定位。加热器线圈16a″、16b″、16c″和16d″位于驱动线圈14″内。驱动线圈14″和加热器线圈16a″、16b″、16c″和16d″共平面。在此构造中，加热器线圈16a″、16b″、16c″和16d″与灯丝并联连接。

图7示出了用于保持镇流器驱动线圈、镇流器加热器线圈、加热器线圈和驱动线圈对齐的装置。灯座连接器80、82包括磁性材料84、86。感应导体部分11、12包括磁性材料92、94。磁性材料84、86、92、94是磁体和其他磁体材料的组合以导致对齐。

替代地或作为磁体的补充，感应器导体部分和灯座连接器提供有互锁键机构。根据另一个实施例，灯座连接器80、82包括适合于将灯10相对于灯座连接器80、82保持到位的弹簧或其他弹性机构。对于本领域一般技术人员将显见的是，许多不同的机械装置可以用于将灯10相对于灯座连接器80、82保持到位，使得镇流器驱动线圈42、44分别靠近驱动线圈32、14，且镇流器加热器线圈40、38分别靠近加热器线圈28、16。

图8示出了用于驱动感应耦合的气体放电灯的替代电路构造。在此构造中，微控制器100耦合到两个驱动器电路102、104且控制它们。驱动器电路102用于驱动线圈42、44，而驱动器电路104用于加热器线圈38、40。当驱动器电路102向驱动线圈42、44供给的电力降低时，驱动器电路104增加向加热器线圈38、40供给的电力，因此提供对电极附加的加热。

图9示出了用于驱动感应耦合的气体放电灯的另一个替代电路。微控制器110耦合到驱动器电路112和开关116且控制它们。开关116将由驱动器电路112提供的电力耦合到驱动线圈42、44和加热器线圈38、40。提供到驱动线圈42、44或加热器线圈38、40的电力的量由微控制器110控制。当提供到驱动线圈42、44的电力的量降低时，供给到加热器线圈38、40的电力的量增加。到加热器线圈118的增加的电力增加了灯电极的温度。

以上所述的是那些本发明的当前实施例。可以进行多种替代和改变而不偏离如在附带的权利要求书中限定的本发明的精神和更广泛的方面，它们根据包括等价学说的专利法的原理解释。任何对权利要求元素的单数参考，例如使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述的”，不解释为限制该元素为单数。

Claims (36)

1.一种气体放电灯，包括：

包含放电气体的封壳；

封壳内的第一电极；

封壳内的第二电极；

与第一电极耦合的能从提供电力到第一电极的感应电源接收电力的第一感应驱动线圈；和

连接到第一电极的能施加加热电流到第一电极的第一感应加热器线圈，第一感应加热器线圈能从感应电源接收电力，

其中，第一感应加热器线圈和第一感应驱动线圈共平面。

2.根据权利要求1所述的气体放电灯，进一步包括：与第一感应驱动线圈串联的电容器。

3.根据权利要求2所述的气体放电灯，进一步包括：连接到第二电极且能从感应电源接收电力的第二感应驱动线圈。

4.根据权利要求3所述的气体放电灯，进一步包括：连接到第二电极且能从感应电源接收电力的第二感应加热器线圈。

5.根据权利要求1所述的气体放电灯，进一步包括：耦合到第一感应驱动线圈的电容器，第一感应驱动线圈和电容器形成了谐振电路。

6.根据权利要求5所述的气体放电灯，其中谐振电路是串联谐振电路和并联谐振电路的一个。

7.根据权利要求4所述的气体放电灯，其中第一感应驱动线圈、第二感应驱动线圈、第一感应加热器线圈、第二感应加热器线圈和电容器包括在封壳内，使得封壳不被穿透。

8.根据权利要求1所述的气体放电灯，其中第一感应加热器线圈包括在第一感应驱动线圈的外周内。

9.根据权利要求3所述的气体放电灯，其中第一感应加热器线圈包括在第一感应驱动线圈的外周内且第二感应加热器线圈包括在第二感应驱动线圈的外周内。

10.根据权利要求3所述的气体放电灯，进一步包括将第一感应驱动线圈连接到第二感应驱动线圈的导体。

11.根据权利要求10所述的气体放电灯，其中导体在封壳内。

12.根据权利要求11所述的气体放电灯，其中导体是接附到封壳的传导材料的膜。

13.一种气体放电灯，包括：

包含放电气体的密封封壳；

封壳内的第一电极和第二电极；

分别与第一电极和第二电极耦合的第一驱动线圈和第二驱动线圈，第一驱动线圈和第二驱动线圈适合于分别向第一电极和第二电极供电；和

分别与第一电极和第二电极耦合的第一加热线圈和第二加热线圈，第一加热线圈和第二加热线圈适合于分别向第一电极和第二电极供给加热电流，

其中，第一加热线圈和第一驱动线圈共平面。

14.根据权利要求13所述的气体放电灯，进一步包括靠近第一电极的第一磁性材料和靠近第二电极的第二磁性材料。

15.根据权利要求14所述的气体放电灯，进一步包括将第一驱动线圈连接到第二驱动线圈的传导材料。

16.根据权利要求15所述的气体放电灯，其中传导材料固定到封壳。

17.根据权利要求13所述的气体放电灯，其中第一驱动线圈在封壳外壁上。

18.根据权利要求17所述的气体放电灯，其中气体放电灯具有台部，该台部与封壳的外壁大体上共轴，且用于加热第一电极的第一加热器线圈定位在台部内。

19.一种运行可调暗的感应驱动的气体放电灯的方法，包括：

提供气体放电灯，气体放电灯具有包含放电气体的封壳，灯进一步具有第一电极和第二电极，与第一电极耦合的第一驱动线圈，与第二电极耦合的第二驱动线圈，与第一电极耦合的第一加热器线圈，和与第二电极耦合的第二加热器线圈；

向第一驱动线圈和第二驱动线圈提供足以点亮在第一电极和第二电极之间的电弧的电力；

降低到第一驱动线圈和第二驱动线圈的电力以将灯调暗；和

增加到第一加热器线圈和第二加热器线圈的电力以增加通过它们的电流，且因此增加第一电极和第二电极的温度，

其中，第一加热器线圈和第一驱动线圈共平面。

20.根据权利要求19所述的方法，其中电力在驱动灯和加热第一电极与第二电极之间切换。

21.一种运行气体放电灯的方法，包括：

提供气体放电灯，气体放电灯具有包含放电气体的封壳，气体放电灯进一步具有第一电极和第二电极，连接到第一电极的第一驱动线圈，连接到第二电极的第二驱动线圈，用于加热第一电极的第一加热器线圈，和用于加热第二电极的第二加热器线圈；

施加电力到第一加热器线圈和第二加热器线圈，以向第一电极和第二电极提供加热形式；

施加电力到第一驱动线圈和第二驱动线圈，以提供足以点亮灯的电压；

测量点亮电压，在点亮电压下第一电极和第二电极之间初始电弧；和

选择地作为点亮电压的函数改变加热形式，以用于随后的灯启动中，

其中，第一加热器线圈和第一驱动线圈共平面。

22.根据权利要求21所述的的方法，进一步包括：存储点亮电压。

23.根据权利要求22所述的的方法，进一步包括：将先前的点亮电压与当前的点亮电压进行比较。

24.一种用于感应驱动的气体放电灯的灯座，气体放电灯具有第一电极和第二电极，该灯座包括：

适合于接收灯的第一部分的第一灯座部分，所述的第一灯座部分具有适合于向第一电极供电以运行气体放电灯的第一驱动初级线圈，和适合于向第一电极供电以加热第一电极的第一加热初级线圈；和

适合于接收灯的第二部分的第二灯座部分，所述的第二灯座部分具有适合于向第二电极供电与运行气体放电灯的第二驱动初级线圈，和适合于向第二电极供电以加热第二电极的第二加热初级线圈，

其中，第一加热初级线圈和第一驱动初级线圈共平面。

25.根据权利要求24所述的灯座，其中第一驱动初级线圈周向地绕第一部分的外周布置。

26.根据权利要求25所述的灯座，其中第二部分具有顶部，且第一加热初级线圈位于顶部上。

27.根据权利要求25所述的灯座，其中第一加热初级线圈绕第二部分的外周布置。

28.一种气体放电灯，包括：

封壳；

封壳内的第一电极；

用于从第一初级线圈感应地接收电力的驱动线圈，驱动线圈连接到第一电极；和

用于从第二初级线圈感应地接收电力的加热器线圈，加热器线圈连接到第一电极，

其中，驱动线圈和加热器线圈共平面。

29.根据权利要求28所述的气体放电灯，其中封壳具有顶部，且驱动线圈位于顶部内。

30.根据权利要求29所述的气体放电灯，其中加热器线圈位于顶部内。

31.根据权利要求30所述的气体放电灯，其中驱动线圈与加热器线圈共轴。

32.根据权利要求28所述的气体放电灯，其中封壳具有弯曲的壁且驱动线圈周向地绕弯曲的壁布置。

33.根据权利要求28所述的气体放电灯，其中气体放电灯具有第一圆柱形部分和第二圆柱形部分，第一圆柱形部分与第二圆柱形部分共轴且与第二圆柱形部分分开。

34.根据权利要求33所述的气体放电灯，其中驱动线圈周向地绕第一圆柱形部分布置。

35.根据权利要求34所述的气体放电灯，其中加热器线圈绕第二圆柱形部分布置。

36.根据权利要求35所述的气体放电灯，其中第一圆柱形部分比第二圆柱形部分长。

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