CN102306615A - 半内置ci形磁芯感应耦合球泡状无极灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，包括壳体、电子镇流器、支架、球形泡体、感应耦合器、散热器，支架将所述壳体、感应耦合器、散热器、球形泡体连接；感应耦合器的一部分从球形泡体内的C形通道穿过，形成封闭耦合区域；感应耦合器内的线圈的两端引线连接至电子镇流器。本发明将电磁感应装置的一部分置入泡状无极灯体内，并与电子镇流器、散热器、壳体做成一体，使无极灯的外表与传统灯泡一样美观；电磁感应装置设计成CI形磁芯，并缠绕螺旋状线圈构成感应耦合器，并在CI形磁芯的外围加装散热器，利用封闭耦合磁场来提高内置感应无极灯的效率，并可有效对CI磁芯散热，大大降低了无极灯工作过程中的电磁干扰和辐射。

Description

半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯

技术领域

本发明涉及一种发光器件,尤其涉及一种感应器无电极气体放电灯。

背景技术

感应无极气体放电灯从一个多世纪前的实验室模型到最近刚刚有比较成熟的产品出现为止，其感应部件通常分为内置式和外置式两种。对于矩形和土星形的感应无极灯，通常在灯体的外部使用变压器将电磁能量耦合到灯管内部，使灯管内部气体电离放电发光。该技术相对比较成熟，但存在外形不够美观、光源结构异型、不利于灯具设计和灯具配套困难等问题；由此，不少人尝试将电磁感应装置放置到灯体内部，形成传统的泡体结构，通常做法是将无极放电灯体内部做成“凹”状，将棒状磁芯缠绕上线圈后伸入灯体内部，无极灯电子镇流器送来的交流信号经过该棒状耦合器对无极灯内的气体进行电离放电发光。由于，无极灯体内的气体放电是温度较低的稀薄等离子放电，棒状感应耦合器的能量损失较多，且容易造成电磁干扰和辐射；灯体的内部磁芯容易形成热岛，耦合器的散热存在很大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，电磁感应装置放置到球形泡体内部，形成传统的泡体结构，外形美观，利于灯具配套，具有良好的散热结构，降低无极灯工作过程中的电磁干扰和辐射。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，包括

具有一螺纹状接头的壳体，

设置在壳体内的电子镇流器和支架，

内部包含一C形通道的封闭球形泡体， 

感应耦合器，

设在所述感应耦合器外部的散热器，

所述支架将所述壳体、感应耦合器、散热器、球形泡体连接；

感应耦合器的一部分从球形泡体内的C形封闭通道穿过，形成封闭耦合区域；感应耦合器内的线圈的两端引线连接至所述电子镇流器。

感应耦合器包含一个由C形磁芯和I形磁芯构成的CI形磁芯、缠绕在CI形磁芯外的线圈。

所述C形磁芯的形状为半圆环，外圆的直径长度等于I形磁芯的长度。

所述CI形磁芯外设有散热器。

所述散热器包括可将I形磁芯容纳其中的主散热、可将C形磁芯容纳其中的C形抱箍，和将C形抱箍与主散热连接在一起的卡接器。

所述球形泡体内包含一向内部延伸的半圆环C形通道，该通道可容纳C形磁芯和C形抱箍穿过。

封闭的所述球形泡体内部包含可电离的汞蒸气和稀有气体，用于提供汞蒸气的固态汞齐位于球形泡体上且被所述壳体封闭。

所述CI形磁芯的C形磁芯上端的线圈为双面或多层印刷电路板绕组，印刷电路板绕组包含电路板和刻蚀在电路板上的铜箔绕组层，在电路板上设有与C形磁芯端面一致的窗口，铜箔绕组层中包含的螺旋状铜箔绕组布于窗口的周围，绕组通过导电孔在电路板层间导电，绕组的接头与电子镇流器连接。绕组层表面设有绝缘油漆。

在CI形磁芯的I形磁芯上的线圈为缠绕的带高压绝缘层的多股螺旋状导线。 

所述壳体上设有热对流通孔，所述支架上设有流孔，散热器外表面有沟槽状凸起面。

电子镇流器设置在支架的上方，散热器设置在支架的下方。

本发明所达到的有益效果：

本发明的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯将电磁感应装置的一部分置入泡状无极灯体内，并将电子镇流器、散热器、壳体和无极灯做成一体，使该无极灯装置的外表与传统灯泡一样美观；电磁感应装置设计成CI形磁芯，在CI形磁芯上缠绕螺旋状高压绝缘线圈或双面/多层印刷电路板线圈构成感应耦合器，并在CI形磁芯的外围加装散热器，以便利用封闭耦合磁场来提高内置感应无极灯的效率，并可有效对CI磁芯散热，大大降低了无极灯工作过程中的电磁干扰和辐射。

附图说明

图1为半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯的内部结构示意图；

图2 为图1中CI磁芯示意图；

图3为印刷电路板绕组俯视图；

图4为缠绕在CI磁芯的I形磁芯上的螺旋状线圈示意图；

图5为图1中球形泡体示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图1中电子镇流器的电路图；

图8为图1不含球形泡体时的外形分解示意图； 

图中，

CI形磁芯1；              C形磁芯1-1；         I形磁芯1-2；

螺旋状线圈1-3；          印刷电路板绕组2；     电路板2-1；            

窗口2-2；                绕组层2-3；           导通连接孔2-4；       

绝缘距离2-5；            端口2-6；             球形泡体4；

玻璃泡体4-1；            拼接件4-2；           固态汞齐4-3；

C形半圆通道4-4；        电子镇流器5；          EMI滤波器5-1；

整流桥5-2；             功率因数矫正单元5-3；  半桥控制器5-4；

欠压检测及保护控制5-5； 开关管5-6；            开关管5-7；

第一高压电容5-8；       电阻5-9；              电感5-10；

第二高压电容5-11；      电流反馈检测5-12；     第一端口5-13；

第二端口5-14；          散热器6；              主散热6-1；

卡接器6-2；             抱箍6-3；              壳体7；

热对流孔7-1；           螺口7-2；              支架8；

对流孔8-1。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯包括CI形磁芯1、双面/多层印刷电路板(PCB)绕组2、内部包含一C形通道的球形泡体4、电子镇流器5、散热器6、壳体7和支架8。壳体7具有一螺纹状接头。电子镇流器5和支架5设置在壳体7内。球形泡体4内嵌入CI形磁芯1，CI形磁芯1由C形磁芯1-1和I形磁芯1-2构成，CI形磁芯1外缠绕线圈，线圈的两端引线连接至电子镇流器5，并在CI形磁芯1的外围加装散热器6。

CI形磁芯1的C形磁芯1-1和I形磁芯1-2为镍锌铁氧体材料，C形磁芯1-1在成形时，为保证磁芯能顺利插入球形泡体4内，并有足够大的耦合空间，必须保证C形磁芯1-1的形状为半个圆环(磁环的一半)。I形磁芯1-2的长度与C形磁芯1-1的外直径相同，I形磁芯1-2与C形磁芯1-1的宽度、厚度一致。

CI形磁芯1外缠绕线圈的方式为两种：

其中线圈实施例一：如图3所示，线圈为套在CI形磁芯耦合器的C形磁芯1-1上的印刷电路板绕组2，为双面/多层印刷电路板(PCB)绕组，包括电路板2-1和刻蚀在电路板2-1上的螺旋状绕组层2-3，电路板2-1为玻璃纤维或其它绝缘板材料，可以是1层或多层结构；窗口2-2为电路板2-1上切除的、与C形磁芯1-1端面的截面尺寸和形状一致的孔。印刷电路板绕组2套在CI形磁芯1中的与I形磁芯1-2相接的C形磁芯1-1的端部上。

绕组层2-3为铜箔构成的多圈绕组，分别螺旋状地缠绕在C形磁芯1-1的两个端部外表面，铜箔的厚度可以为10um、18um、25um、35um、55um和70um等几种规格，铜箔的外表面有绝缘油漆覆盖。多圈绕组层2-3经导通连接孔2-4穿过电路板2-1绝缘板材，导通连接孔2-4的上下表面和孔壁有绝缘油漆覆盖；多圈绕组层2-3缠绕时圈与圈之间形成一绝缘距离2-5，该距离不小于0.25mm；多圈绕组的端口2-6表面无绝缘层，且端口2-6分别连接至电子镇流器5的输出端第一端口5-13和第二端口5-14。

线圈实施例二：如图4所示，在I形磁芯1-2上缠绕螺旋状线圈1-3，螺旋状线圈1-3由内部导线组和外部高压绝缘层构成。内部导线组由多股细导线紧密排列或扭缠成圆柱状或带状，外部高压绝缘层采用能耐受4kV高压的绝缘材料。螺旋状线圈1-3的两端分别连接无极灯电子镇流器5的输出端第一端口5-13和第二端口5-14。

球形泡体4如图5、图6所示，由玻璃泡体4-1和内部带C形半圆通道4-4的拼接件4-2通过高温熔接形成封闭的腔体作为无极灯发光球形泡体4。球形泡体4内壁涂荧光粉，并充汞蒸气和其它稀有气体。球形泡体的拼接件4-2上有固态汞齐4-3，C形磁芯1-1和散热器6的半圆抱箍6-3从球形泡体4的C形半圆通道4-4穿过。当电子镇流器5输出的高频功率信号通过CI感应耦合器的螺旋状线圈1-3或绕组层2-3时，在CI感应耦合器内部形成闭合的交变磁场，穿过CI磁芯区域的汞蒸气首先被交变磁场感应产生交变电场电离放电，随着局部的离子被交变磁场感应产生的交变电场的不断加速，最终使球形泡体4内部的汞蒸气全部被电离放电，其交变电场路径4-5均穿过CI感应耦合器而使CI感应耦合器变成一个以螺旋状线圈1-3或绕组层2-3为初级线圈、以交变电场路径4-5为次级线圈的变压器模型。在电子镇流器5的控制下，球形泡体4内部持续进行汞蒸气的等离子气体放电而发射紫外线(主要是波长为253.7nm的紫外光)，球形泡体4内壁的荧光粉在紫外线的持续作用下不断发射出可见光。

电子镇流器5的电路图如图7所示，市电从L、N和PE送入(PE是地线接口)，经EMI滤波器5-1滤波后连接到整流桥5-2，交流电经整流桥5-2整流后送功率因素矫正单元5-3 （简称为PFC）调整为400V直流稳压输出。由两个开关管5-6、5-7构成的半桥驱动电路在半桥控制器5-4的控制下，将功率因素校正单元PFC5-3送来的400V直流电压逆变为高频交流电压，该高频交流电压加载在由第一高压电容5-8、电阻5-9、电感5-10和第二高压电容5-11构成的谐振和功率匹配镇流器网络上，输出端的第一端口5-13和第二端口5-14。当线圈的缠绕方式为实施例一中的方式时，绕组层2-3的两个端口2-6分别连接电子镇流器5输出端的第一端口5-13和第二端口5-14；当线圈的缠绕方式为实施例二中的方式时，螺旋状线圈1-3的两端分别连接电子镇流器5输出端的第一端口5-13和第二端口5-14。

在无极灯未电离放电或电子镇流器的第一端口5-13和第二端口5-14未连接感应耦合器的绕组时，第一高压电容5-8、电阻5-9、电感5-10和第二高压电容5-11构成的电路网络处于谐振状态，第一端口5-13和第二端口5-14可输出超过1000V的高频交流电压。当电子整流器的第一端口5-13和第二端口5-14连接了球状泡体的感应耦合器后，该1000V的高频交流电压可以使球状泡体4内部的汞蒸气电离放电。由于电离后的汞蒸气是一种稀薄等离子体，具有良好的导电特性。此时，CI感应耦合器变成一个以螺旋状线圈1-3或绕组层2-3为初级线圈、以交变电场路径4-5为次级线圈的变压器模型，第一高压电容5-8、电阻5-9、电感5-10和后级感应耦合器构成了一个功率匹配镇流器，此时，第二高压电容5-11的作用由“谐振”变成“滤波”，使无极灯球泡体内的等离子放电状态得以维持。

电流反馈检测5-12的功能是检测电子镇流器5的输出功率是否异常。当输出端长时间开路、长时间不能对汞蒸气进行电离或输出端电流过大时，为保护电子镇流器5不会被烧坏，电流反馈检测5-12会产生一个可以关闭半桥控制器5-4输出驱动信号的使能电平，使由两个开关管5-6、5-7构成的半桥驱动电路短时间关闭。

在某些场合，当输入的市电电压降低到一定数值时，要求无极灯能自动关闭(无论是否能够正常工作)，欠压检测及保护控制5-5的作用正是用于检测输入电网的电压是否过低，当电网输入的电压低于预先设定的值时，该电路会提供一个可以关闭功率因素矫正单元5-3和半桥控制器5-4的使能信号，停止无极灯电子镇流器5的功率输出。

如图1、图8所示，无极灯壳体7的上半部分有热对流孔7-1和螺口7-2，热对流孔7-1可以使壳体7内部的无极灯电子镇流器5产生的热量及时散出；市电通过螺口7-2引入电子镇流器5。

支架8将壳体7、内部电子镇流器5和散热器6有效连接和固定。支架8上有对流孔8-1，电子镇流器5安装在支架8上，电子镇流器5的输出端的导线穿过支架8上的对流孔8-1与印刷电路板绕组2或螺旋状线圈1-3相连接。

CI磁芯1外设有散热器6，散热器6由带凸起面的主散热6-1、卡接器6-2和抱箍6-3三部分组成。主散热6-1为一圆环状，外表面为带凸起面的沟槽状起伏，作用是增加散热面，这样的设计可以有效提高散热效率。卡接器6-2将带凸起面的主散热6-1和C形的抱箍6-3通过卡槽和螺钉连接固定。抱箍6-3的形状与C形磁芯1-1配合，通过调整卡接器6-2，可以使CI磁芯1的C形磁芯1-1和I形磁芯1-2在抱箍6-3的作用下紧密接触，形成封闭磁路。同时，也可以将CI磁芯1和球形泡体4产生的热量通过抱箍6-3传导至带凸起面的主散热器6-1、卡接器6-2，有效耗散。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，包括

具有一螺纹状接头的壳体，

设置在壳体内的电子镇流器和支架，

内部包含一C形通道的封闭球形泡体， 

感应耦合器，

设在所述感应耦合器外部的散热器，

所述支架将所述壳体、感应耦合器、散热器、球形泡体连接；

感应耦合器的一部分从球形泡体内的C形通道穿过，形成封闭耦合区域；感应耦合器内的线圈的两端引线连接至所述电子镇流器。

2.根据权利要求1所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，感应耦合器包含一个由C形磁芯和I形磁芯构成的CI形磁芯、缠绕在CI形磁芯外的线圈。

3.根据权利要求2所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述C形磁芯的形状为半圆环，外圆的直径长度等于I形磁芯的长度。

4.根据权利要求2所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述CI形磁芯外设有散热器。

5.根据权利要求4所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述散热器包括可将I形磁芯容纳其中的主散热、可将C形磁芯容纳其中的C形抱箍，和将C形抱箍与主散热连接在一起的卡接器。

6.根据权利要求5所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述球形泡体内包含一向内部延伸的半圆环C形通道，该通道可容纳C形磁芯和C形抱箍穿过。

7.根据权利要求1所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，封闭的所述球形泡体内部包含可电离的汞蒸气和稀有气体，用于提供汞蒸气的固态汞齐位于球形泡体上且被所述壳体封闭。

8.根据权利要求2所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述CI形磁芯的C形磁芯上端的线圈为双面或多层印刷电路板绕组，印刷电路板绕组包含电路板和刻蚀在电路板上的铜箔绕组层，在电路板上设有与C形磁芯端面一致的窗口，铜箔绕组层中包含的螺旋状铜箔绕组布于窗口的周围，绕组通过导电孔在电路板层间导电，绕组的接头与电子镇流器连接。

9.根据权利要求2所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，在CI形磁芯的I形磁芯上的线圈为缠绕的带高压绝缘层的多股螺旋状导线。

 10. 根据权利要求1所述的半内置CI形磁芯感应耦合球泡状无极灯，其特征是，所述壳体上设有热对流通孔，所述支架上设有流孔。

Images