CN102832100A - 高强度气体放电灯结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度气体放电灯结构，包含有一灯管、一第一电极、一第二电极以及多个凸出部；该灯管具有一容置可离子化气体的放电空间以及一内壁面，该第一电极与该第二电极位于该放电空间内，且之间相隔一放电间距，在点灯时，该可离子化气体于该放电间距形成一放电电弧，该凸出部自该内壁面突向该放电空间，其中该凸出部的表面，可将该第一电极与该第二电极之间的该放电电弧发出的压力波发散至该放电空间，据此，通过该凸出部的设置，将该压力波分散并减弱其强度，以避免发生音频共振的情形。

Description

高强度气体放电灯结构

技术领域

本发明涉及一种高强度气体放电灯，尤其涉及一种可消除该放电灯点灯时所产生的音频共振的情形的高强度气体放电灯灯管结构。

背景技术

相较于传统钨丝灯泡，高强度气体放电灯(high intensity discharge lamp，HID)不需装设钨丝，故不会有钨丝灯泡其钨丝容易断裂、损耗的情形，因而具有较长的使用寿命，可达10000小时以上，同时，高强度气体放电灯的发光效率根据充填不同的发光元素而异，分别可达每瓦60～150流明以上，是钨丝灯泡的3～10倍，可说是目前节能效益最高且实用化的照明光源。基于上述优点，高强度气体放电灯已广泛应用如公园、运动场、商店以及道路上的照明，近来尤其是大量使用在车辆的头灯上。

然而，现今的高强度气体放电灯，在使用高频电子式安定器点灯时，因放电频率的关系，使灯管内的气体被周期性的加热及冷却，其结果使该气体于灯管内产生了同步的压力张弛，从而形成一压力波而在灯管内来回震荡，此震荡的压力波与灯管内壁反射回来的压力波同相位时，会产生共振，因其共振频率在音频范围内，因此称为音频共振，而发生音频共振的频率会因灯管构造不同而异，且灯管内壁不同的位置也会形成不同的共振频率，由于这些共振彼此混合，使得即使同一颗高强度气体放电灯也会有非常多会产生音频共振的频率范围。当形成音频共振时，该压力波会被加强，而压迫到灯管内的放电电弧，使得放电电弧产生弯曲、抖动以及放电电压、电流的高低起伏，进而使光输出起伏波动或闪烁，严重时还会造成放电电弧熄灭，甚至是灯管的爆裂。

为解决此种因压力波而产生的不稳定音频共振的情形，中国台湾专利公开第201038134号揭示可以高频(高于500kHz)电流，或是以低频(低于1kHz)方波电流驱动灯管，由此避开音频共振频率，如此将增加电子式安定器电路设计的复杂度，进而提高成本。此外，另有提出一种将不同的高强度气体放电灯搭配特定规格的安定器的解决方法，或是针对不同厂家制作的灯管的音频共振特性，把安定器的点灯频率设定在某些不会产生音频共振的频率窗口，然此举将限制不同厂商生产的安定器与高强度气体放电灯彼此间搭配使用的相容性，也增加电子式安定器设计上的困难。综上，当前仍无较符合经济效益的技术，可解决高强度气体放电灯易发生音频共振的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于解决已知高强度气体放电灯，必须搭配使用较高成本设计的特定频率规格的安定器，才可避免音频共振的问题。

为达上述目的，本发明提供一种高强度气体放电灯结构，包含有一灯管、一第一电极、一第二电极以及多个凸出部，该灯管具有一放电空间以及一内壁面，该放电空间容置可离子化气体；该第一电极与该第二电极位于该放电空间内，该第一电极与该第二电极彼此相隔一放电间距，该可离子化气体于该放电间距之间形成一放电电弧。该凸出部自该灯管的内壁面突向该放电空间，且该凸出部具有可将放电电弧发出的压力波反射发散至该放电空间的反射表面。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，更还包括复数多个分别形成于该凸出部之间的凹陷部。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该凸出部为沿一平行于该灯管的内壁面的方向延伸。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该凸出部的反射表面成形为一弧形曲面。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该凸出部的外径沿该凸出部突出的一轴向渐缩。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该凸出部的反射表面包括一第一倾斜面及一第二倾斜面，该第一倾斜面与该第二倾斜面间夹一顶角。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该灯管还更具有相对设置且分别供该第一电极与该第二电极嵌入的一第一端口及一第二端口。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该灯管的外径分别朝该第一端口与该第二端口渐缩。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该可离子化气体包含惰性气体，该惰性气体为选择自氖、氩、氪及氙所组成的群组。

本发明所述的高强度气体放电灯结构，其中，该可离子化气体还更包含卤素气体，该卤素气体为选择自氯、溴及碘所组成的群组。

由以上可知，本发明相较于已知技术可达到的有益效果在于：

一、由于该灯管的内壁面设置有该凸出部，当该压力波于放电电弧形成瞬间在该灯管内产生时，该压力波将碰撞该凸出部的反射表面而朝向不同于原先入射方向的反射方向行进，因此，该压力波将因此而被凸出部反射表面发散而大幅降低其形成音频共振的机会；

二、同时，当该压力波通过多次反射及发散后，该压力波的强度将逐渐下降，终使该压力波消失于该灯管内，避免形成音频共振，从而解决因发生音频共振而导致放电电弧熄灭或灯管破裂等问题；

三、本发明仅需对该灯管进行机械加工而得到具有该凸出部的结构，或是于灯管制造时一并成形该凸出部，即可避免后续使用上音频共振的问题，而毋须牵涉电路元件的设计，因此，可大幅减低生产成本。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的剖面结构示意图；

图1B为本发明第一实施例的局部放大示意图；

图2为本发明第一实施例的压力波路径示意图；

图3A为本发明第二实施例的剖面结构示意图；

图3B为本发明第二实施例的局部放大示意图；

图4为本发明第二实施例的压力波路径示意图；

图5为本发明第二实施例的压力波反射示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请先参阅图1A，为本发明第一实施例的剖面结构示意图，本发明提供一种高强度气体放电灯结构，包含有一灯管10、一第一电极20、一第二电极30以及多个凸出部13。该灯管10具有一放电空间11以及一内壁面12，该放电空间11容置有可离子化气体(图中未示)，于本实施例中，该可离子化气体为氙气；该第一电极20与该第二电极30设置于该放电空间11内，其中，该第一电极20具有一第一放电端21，该第二电极30具有一第二放电端31，且该第一放电端21与该第二放电端31之间相距一放电间距，该第一放电端21及该第二放电端31通过施加外部电力而产生一放电电弧。

于本实施例中，该灯管10的外形为长椭球型，然而本发明并不限于此，依实际应用需求，该灯管10的外形可为圆球形、圆柱型或不规则的长椭球形，且该灯管10的材质可为氧化铝陶瓷或石英玻璃。此外，该可离子化气体可为惰性气体或其与卤素的混合物，惰性气体可为氖、氩、氪、氙或其混合物，卤素可为氯、溴、碘或其混合物，其中，添加卤素的目的在于增加该放电灯的使用寿命。该可离子化气体可进一步包含锂、钠、铝、钪、锌、镓、硒、铟、锡、铈、镨、钷、镝、钬、铥、铪、汞、铊、钍中的任一种或其一种以上的混合物或化合物，以使该放电灯可发出不同颜色的光线，因应各种使用场合。除此之外，在本实施例中，该第一电极20及该第二电极30的材料可为钨、镧钨、钍钨或铈钨的金属或合金，且该凸出部13的表面形状可为圆锥形、角锥形或圆弧形。

如图1A所示，在此实施例中，该灯管10具有相对设置的一第一端口15及一第二端口16，且该灯管10的外径分别朝该第一端口15与该第二端口16渐缩。该第一端口15与该第二端口16供该第一电极20与该第二电极30嵌入固定，据此，通过该第一电极20及该第二电极30分别封闭该第一端口15及该第二端口16，使该灯管10内可形成封闭的该放电空间11，以填充可离子化气体于其中。请搭配参阅图1B，为本发明第一实施例的局部放大示意图，该凸出部13自该灯管10的内壁面12突向该放电空间11，并于相邻两凸出部13之间形成一凹陷部14，该凸出部13各包含一反射表面131，在此实施例中，该反射表面131，包括一第一倾斜面132及一第二倾斜面133，该第一倾斜面132与该第二倾斜面133间夹一顶角α。

于点灯启动时，该第一电极20与该第二电极30接收高电压的外部电力，而于该第一放电端21及该第二放电端31之间形成一放电电弧，进而发出光线。在形成该放电电弧的同时，该灯管10内的该可离子化气体受到因放电电弧频率产生的周期性加热及冷却，从而产生一波一波不间断的压力波40，请参阅图2所示，为本发明第一实施例的压力波路径示意图。图2显示该压力波40形成后于该灯管10中的路径，在此实施例中，以该压力波40于该灯管10内经过两次反射做为举例说明，该压力波40包括一发射波41、一第一反射波42与一第二反射波43，当该第一电极20与该第二电极30之间建立该放电电弧后，该发射波41先碰撞其中一该凸出部13，而该凸出部13的反射表面131将使该发射波41反射至一与该发射波41行进方向相异的方位，即形成该第一反射波42，接着，该第一反射波42遇到另一该凸出部13的反射表面131后，该第一反射波42将反射至另一与该第一反射波42行进方向相异的方位，即形成该第二反射波43，因此，该凸出部13的反射表面131可将该压力波40发散于该放电空间11内，而不让该压力波40于同一轴线重复折返，因此避免了音频共振的情形。

此外，当压力波40碰触该凸出部13的反射表面131时，会被该反射表面131反射发散，其反射发散方向依入射角等于出射角的物理原则，从而使压力波40强度也因此而被分散减弱，经多次反射后终至消失，例如该发射波41依序转换为该第一反射波42及该第二反射波43的同时，该压力波40的强度也将逐渐减弱，换言之，该第二反射波43的强度小于该第一反射波42，而该第一反射波42的强度小于该发射波41，当经过多次反射后，该发射波41最终将失去强度。

请继续参阅图3A与图3B所示，为本发明第二实施例的剖面结构及局部放大示意图，在此实施例中，该凸出部13的外径沿该凸出部13突起的一轴向渐缩，并使该凸出部13的反射表面131成形为一弧形曲面134。请参阅图4，为本发明第二实施例的压力波路径示意图，同样的，该压力波40产生后，该发射波41将碰撞该凸出部13，陆续转换为方向不同的该第一反射波42及该第二反射波43，且该压力波40的强度渐渐减弱，故避免音频共振的情形。再请搭配参阅图5，为本发明第二实施例的压力波反射示意图，当多个方向一致的压力波50射向该反射表面131，由于该弧形曲面134上相异位置的切面互不平行，故该压力波50将分别反射至不同的方向，即转换为多个方向分散的反射波51。

于上述实施例中，该凸出部13以成形为一尖锥状(如第一实施例的图1A与图1B所示)或一半球状(如第二实施例的图3A与图3B所示)，且该反射表面131呈一平面或一弧形曲面134做为举例说明，然而本发明并不限于此，依据实际应用需求或制造考量，该凸出部13也可为各种几何形状，如矩形或不规则的凸出结构。此外，上述实施例的该凸出部13为呈规则排列，但于其他实施例中，该凸出部13也可呈散乱排列；或依特定图样摆置。或者，该凸出部13可为沿一平行于该灯管10的内壁面12的方向延伸，即该凸出部13呈一山脊状，并分布于该灯管10的内壁面12。

综上所述，由于本发明通过灯管的内壁面设置多个凸出部，并利用多个该凸出部反射表面的反射，分散压力波反射路径，削减了压力波的强度，从而避免了音频共振的发生，进而解决了高强度气体放电灯因音频共振而造成的闪烁、熄灭，甚至是灯管爆裂的问题。同时，本发明仅需对该灯管进行机械加工，得到具有该凸出部的结构，或是于制造该灯管时成形该凸出部，即可避免后续使用上音频共振的问题，而毋须牵涉电路元件的设计，故可大幅减低灯具的生产及使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的保护范围，故凡运用本发明所作的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高强度气体放电灯结构，其特征在于，包含有：

一灯管(10)，该灯管(10)具有一容置可离子化气体的放电空间(11)与一内壁面(12)；

一第一电极(20)与一第二电极(30)，位于该放电空间(11)内，该第一电极(20)与该第二电极(30)彼此相隔一放电间距，该可离子化气体于该放电间距之间形成一放电电弧；以及

多个凸出部(13)，自该灯管(10)的内壁面(12)突向该放电空间(11)，该凸出部(13)包括一将该放电电弧发出的压力波(40)发散至该放电空间(11)的反射表面(131)。

2.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，还包括多个分别形成于该凸出部(13)之间的凹陷部(14)。

3.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该凸出部(13)为沿一平行于该灯管(10)的内壁面(12)的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该凸出部(13)的反射表面(131)成形为一弧形曲面(134)。

5.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该凸出部(13)的外径沿该凸出部(13)突出的一轴向渐缩。

6.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该凸出部(13)的反射表面(131)包括一第一倾斜面(132)及一第二倾斜面(133)，该第一倾斜面(132)与该第二倾斜面(133)间夹一顶角(α)。

7.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该灯管(10)还具有相对设置且分别供该第一电极(20)与该第二电极(30)嵌入的一第一端口(15)及一第二端口(16)。

8.根据权利要求7所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该灯管(10)的外径分别朝该第一端口(15)与该第二端口(16)渐缩。

9.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该可离子化气体包含惰性气体，该惰性气体为选自氖、氩、氪及氙所组成的群组。

10.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯结构，其特征在于，该可离子化气体还包含卤素气体，该卤素气体为选自氯、溴及碘所组成的群组。

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