CN103094061B - 电子直线加速型等离子荧光灯 - Google Patents

Abstract

电子直线加速型等离子荧光灯，包括位于外侧的发光管和位于所述发光管内的磁控管，所述磁控管内的空腔为磁控腔，所述磁控管和所述发光管之间的空间为发光腔，所述发光腔为密封腔体，发光腔内充有惰性气体；所述磁控管内轴向设有第一内耦合磁芯和第二内耦合磁芯；所述第一内耦合磁芯与所述磁控管端头的连接处设有与所述发光腔相连通的固汞腔，所述第二内耦合磁芯与所述磁控管端头的连接处设有与所述发光腔相连通的铟网腔；所述发光管的内壁设置有荧光粉层。本发明采用磁场内耦合方式，有效地提升了光效，同时可易于启辉；对汞的利用率高，用量少，更环保；电磁干扰小，辐射少。

Description

电子直线加速型等离子荧光灯

技术领域

本发明涉及电子直线加速型等离子荧光灯，属于照明领域。

背景技术

传统的荧光灯以其较高的光效、较低的能耗、较低的成本和较长的寿命，目前被广泛应用。传统的荧光灯的结构为由透明材料制成的圆柱形的灯管和设置于灯管两端的灯丝构成，灯管内壁涂有荧光粉，灯管内部充有汞蒸汽。传统的荧光灯工作时，需要一个极高的电压启动，该电压加载于两端灯丝，将灯管内的惰性气体和汞蒸汽电离，产生紫外线，紫外线照射于荧光粉上，产生可见光。但在科技发展的今天，这种荧光灯的光效几乎没有进步，已经落后。

专利申请号为96191079.8的中国专利公开了一种高亮度无电极低压光源，包括无电极灯，无电极灯有闭合环形的管状灯壳，灯壳内充有压力低于约0.5torr的汞蒸汽和缓冲气体；环绕灯壳旋转的变压器铁芯；旋转在变压器铁芯上的输入绕组；和与输入绕组相连的射频电源。射频电源把足够的能量供给汞蒸汽和缓冲气体，以便在灯壳内产生放电电流等于或大于约2A的放电。这种无电极灯设置在灯壳外管上的铁芯和绕组形成电磁铁，在射频电源的驱动下形成磁场强度和方向高频变幻的电磁铁，由电磁铁的电磁能带动离子流撞击汞蒸汽中的汞原子，产生紫外线，激励管壁的荧光粉形成可见光。该无电极灯与传统的荧光灯相比光效有了较大的提高。但是该专利采用的闭合回路管腔由于管形的不同，对电子的加速带来一定阻力，磁芯的外耦合方式磁能损耗较大，汞原子受撞击放电的频次较低，因此对汞的利用率不高，由此导致灯具整体效率低下，影响灯具的光效。

发明内容

本发明为解决现有技术问题，提供一种光效更高的电子直线加速型等离子荧光灯。

本发明的技术方案是：电子直线加速型等离子荧光灯，包括位于外侧的发光管和位于所述发光管内的磁控管，所述磁控管内的空腔为磁控腔，所述磁控管和所述发光管之间的空间为发光腔，所述发光腔为密封腔体，发光腔内充有惰性气体；所述磁控管内轴向设有第一内耦合磁芯和第二内耦合磁芯；所述第一内耦合磁芯与所述磁控管端头的连接处设有与所述发光腔相连通的固汞腔，所述第二内耦合磁芯与所述磁控管端头的连接处设有与所述发光腔相连通的铟网腔；所述发光管的内壁设置有荧光粉层。

和专利申请号为96191079.8的中国专利公开无电极灯相比，本荧光灯的工作原理同样为灯壳的发光腔内空气被电离，产生大量的自由电子，自由电子被电场和磁场加速，产生大量载流子，载流子与灯壳发光腔内均匀分布的汞蒸汽中的汞原子相撞，产生一个新的自由电子和一个质量较大的正离子，新的自由电子被电场和磁场正向加速，正离子被电场和磁场反向加速，继续与其余汞原子相碰撞，产生更多的自由电子和正离子，由此产生电离的雪崩效应，产生电弧。在汞原子被撞击的过程中，汞原子失去电子，形成正离子，同时产生波长为253.7的紫外线，该紫外线辐射于荧光粉层，产生可见光。与专利申请号为96191079.8的中国专利公开的无电极灯相比，本电子直线加速型等离子荧光灯的区别在于采用电子直线加速器原理，在直线轨道四周均匀分布电场和磁场，直线轨道两端集中高强度的磁场，此时在发光管内的惰性气体环流受横向电磁载流子的冲击，发光管管温迅速增高，设置于固汞腔内的固体汞蒸发量增大，直至动态平衡，此时中性汞原子受激返回基态的机率猛增，产生的电弧量更多且更稳定，由此产生更多的紫外线，因此有效地提升了发光效率；同时，本发明采用磁芯内置结构，与专利申请号为96191079.8的中国专利采用的磁芯外置结构相比，内耦合磁场的磁场。与传统的荧光灯相比，传统荧光灯的灯丝基本呈阻性，产生的电磁场强度比较小，而本发明线圈和磁芯结构和设置于磁控腔内的内耦合方式产生的高强度的高频电场和高频磁场使得工作过程中电子流和正离子流撞击中性汞原子的速度、范围及密度得到极大提高，大大增强了发光腔内电子流和离子流强度，从而使得放电率增加，电弧密度增大，放电率和光效提升效果明显，显著提升能效比，降低了能耗，且启辉更容易；又由于本发明的结构对汞的利用率提高，可减少汞的用量，从而更加环保。

作为优选，所述发光管和所述磁控管均为直管，且所述发光管和所述磁控管同轴等长。

作为优选，所述发光管的直径为所述磁控管直径的1.5~9倍。根据目前材料的限制，常用的发光管和磁控管往往由玻璃制成，通过计算和实验，发光管的直径为磁控管直径的1.5~9倍为最佳，而且为电子加速提供足够的空间，同时为便于发光管的生产制作，磁控管的内直径一般不小于10mm，此时电子的加速效率最高，因此发光效率最高。

作为优选，所述第一内耦合磁芯和所述第二内耦合磁芯均为管状，且均与所述磁控管同轴。

作为优选，所述第一内耦合磁芯和所述第二内耦合磁芯沿所述磁控管的中心横截面对称设置。

作为优选，所述第一内耦合磁芯沿所述磁控管的中心轴依次包括与所述磁控管的端头固定连接的第一主限位部、与所述第一主限位部固定连接的第一线圈部以及与所述第一线圈部固定连接的第一副限位部，所述第一主限位部、第一线圈部和第一副限位部均为圆柱形且同轴，所述第一主限位部和所述第一副限位部的横截面直径相等且大于所述第一线圈部；所述第二内耦合磁芯沿所述磁控管的中心轴依次包括与所述磁控管的端头固定连接的第二主限位部、与所述第二主限位部固定连接的第二线圈部以及与所述第二线圈部固定连接的第二副限位部，所述第二主限位部、第二线圈部和第二副限位部均为圆柱形且同轴，所述第二主限位部和所述第二副限位部的横截面直径相等且大于所述第二线圈部。轴截面为“工”字形的磁芯产生电磁场的效率最高，可减小体积。

作为优选，所述第一内耦合磁芯和所述第二内耦合磁芯由非金属材料制成，且沿中心轴均匀分布有若干轴向的通孔。磁芯内沿轴向分布数个通孔，这些通孔会使得线圈产生的磁线大量泄漏于磁芯外，使得磁芯外的磁场强度大大提高，经过实际测试，与传统的磁芯相比，本结构的磁芯产生的磁场强度强20~30%；而原有的磁芯线圈内通入高频电流后，金属制成的磁芯内会产生感应电流，感应电流在磁芯内部流过，产生涡流，些涡流会使得磁芯急剧升温，既浪费电能，又降低了磁芯的使用寿命，由于磁芯由非金属制成，因此当本发明的磁芯线圈内通入高频电流后，磁芯不会产生感应电流。

作为优选，所述第一线圈部和所述第二线圈部连接有高频电源，所述高频电源的输出电流频率为100~150KHz。该频率的电流不会对其他电器产生干扰。

作为优选，所述固汞腔内设置有包含汞、铜、锡和稀土金属的发泡合金。铟网腔内设置有由铟制成的网状结构，固汞腔内设置有发泡合金，这些结构均会对汞蒸汽产生吸引作用，在灯关闭之后，灯管冷却，发光腔内的汞蒸汽会被固汞腔和铟网腔吸引，回归至固汞腔和铟网腔。

作为优选，所述磁控管的外壁设置有荧光粉层。整个发光腔的内壁均设置有荧光粉层，进一步提高可见光的发光效率。

作为优选，所述发光管为“U”字形；所述磁控管为直管，且为两根，分别设置于所述发光管的两端。

作为优选，所述第一内耦合磁芯和所述第二内耦合磁芯分别设置于两个不同的所述磁控管。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、采用磁场内耦合方式，有效地提升了光效，同时可易于启辉；

2、对汞的利用率高，用量少，更环保；

3、电磁干扰小，辐射少。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2为本发明实施例二结构示意图。

图中，1、高频电源，2、发光管，3、磁控管，4、发光腔，5、磁控腔，6、第一内耦合磁芯，601、第一主限位部，602、第一线圈部，603、第一副限位部，7、第二内耦合磁芯，701、第二主限位部，702、第二线圈部，703、第二副限位部，8、固汞腔，9、铟网腔，A~J、电源接头。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

电子直线加速型等离子荧光灯，如图1所示，包括位于外侧的发光管2和位于发光管2内的磁控管3，磁控管3内的空腔为磁控腔5，磁控管3和发光管2之间的空间为发光腔4，发光腔4为密封腔体，发光腔4内充有惰性气体；发光管2和磁控管3均为直管，且发光管2和磁控管3同轴等长，发光管2的直径为磁控管3直径的3倍，磁控管3的直径为12mm。磁控管3内轴向设有第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7；第一内耦合磁芯6与磁控管3端头的连接处设有与发光腔4相连通的固汞腔8，第二内耦合磁芯7与磁控管3端头的连接处设有与发光腔4相连通的铟网腔9；发光管2的内壁和磁控管3的外壁均设置有荧光粉层。

第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7均为管状，且均与磁控管3同轴；第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7沿磁控管3的中心横截面对称设置。其中，第一内耦合磁芯6沿磁控管3的中心轴依次包括与磁控管3的端头固定连接的第一主限位部601、与第一主限位部601固定连接的第一线圈部602以及与第一线圈部602固定连接的第一副限位部603，第一主限位部601、第一线圈部602和第一副限位部603均为圆柱形且同轴，第一主限位部601和第一副限位部603的横截面直径相等且大于第一线圈部602；第二内耦合磁芯7沿磁控管3的中心轴依次包括与磁控管3的端头固定连接的第二主限位部701、与第二主限位部701固定连接的第二线圈部702以及与第二线圈部702固定连接的第二副限位部703，第二主限位部701、第二线圈部702和第二副限位部703均为圆柱形且同轴，第二主限位部701和第二副限位部703的横截面直径相等且大于第二线圈部702。第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7由非金属材料制成，且沿中心轴均匀分布有若干轴向的通孔。

第一线圈部602和第二线圈部702连接有高频电源1，高频电源1的输出电流频率为120KHz。

高频电源1通过电源接口A和电源接口J对电源接口B和电源接口I供电，工作时，首先通入高压电流，高压电流依次经过电源接口A至J，使得第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7产生高压电场，高压电场对发光腔4内放电，将发光腔4的混合气体电离，磁控管3的管温急剧升高，将固汞腔8和铟网腔9内的固体汞气化，在发光腔4内形成汞蒸汽；此时高压电流转换成高频电流，第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7产生强度和方向均高频变化的磁场，电离空气中的自由电子被电场和磁场加速，撞击均匀分布于发光腔4内汞蒸汽中的汞原子，使得汞原子释放出一个新的自由电子和正离子，自由电子和正离子继续被电场和磁场加速，撞击更多的汞原子，形成雪崩效应，汞原子在释放自由电子和正离子过程中产生波长为253.7nm的紫外线，紫外线辐射于发光管2的内壁和磁控管3的外壁上的荧光粉，产生可见光。

实施例二：

电子直线加速型等离子荧光灯，如图2所示，包括位于外侧的发光管2和位于发光管2内的磁控管3，磁控管3内的空腔为磁控腔5，磁控管3和发光管2之间的空间为发光腔4，发光腔4内充有惰性气体；发光管2为“U”字形；磁控管3为直管，且为两根，分别设置于发光管2的两端，发光管2的直径为磁控管3直径的1.5倍，磁控管3的直径为12mm。两个不同的磁控管3内分别轴向设有第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7；第一内耦合磁芯6与磁控管3端头的连接处设有与发光腔4相连通的固汞腔8，第二内耦合磁芯7与磁控管3端头的连接处设有与发光腔4相连通的铟网腔9；发光管2的内壁和磁控管3的外壁均设置有荧光粉层。

第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7均为管状，且均与磁控管3同轴；第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7沿磁控管3的中心横截面对称设置。其中，第一内耦合磁芯6沿磁控管3的中心轴依次包括与磁控管3的端头固定连接的第一主限位部601、与第一主限位部601固定连接的第一线圈部602以及与第一线圈部602固定连接的第一副限位部603，第一主限位部601、第一线圈部602和第一副限位部603均为圆柱形且同轴，第一主限位部601和第一副限位部603的横截面直径相等且大于第一线圈部602；第二内耦合磁芯7沿磁控管3的中心轴依次包括与磁控管3的端头固定连接的第二主限位部701、与第二主限位部701固定连接的第二线圈部702以及与第二线圈部702固定连接的第二副限位部703，第二主限位部701、第二线圈部702和第二副限位部703均为圆柱形且同轴，第二主限位部701和第二副限位部703的横截面直径相等且大于第二线圈部702。第一内耦合磁芯6和第二内耦合磁芯7由非金属材料制成，且沿中心轴均匀分布有若干轴向的通孔。

第一线圈部602和第二线圈部702连接有高频电源1，高频电源1的输出电流频率为100KHz。

实施例三：

与实施例一的不同之处在于，发光管2的直径为磁控管3直径的9倍，高频电源1的输出电流频率为150KHz。

Claims (5)

1.电子直线加速型等离子荧光灯，其特征在于：包括位于外侧的发光管（2）和位于所述发光管（2）内的磁控管（3），所述磁控管（3）内的空腔为磁控腔（5），所述磁控管（3）和所述发光管（2）之间的空间为发光腔（4），所述发光腔（4）为密封腔体，发光腔（4）内充有惰性气体；所述磁控管（3）内轴向设有第一内耦合磁芯（6）和第二内耦合磁芯（7）；所述第一内耦合磁芯（6）与所述磁控管（3）端头的连接处设有与所述发光腔（4）相连通的固汞腔（8），所述第二内耦合磁芯（7）与所述磁控管（3）端头的连接处设有与所述发光腔（4）相连通的铟网腔（9）；所述发光管（2）的内壁设置有荧光粉层；所述发光管（2）和所述磁控管（3）均可以为直管，且所述发光管（2）和所述磁控管（3）同轴等长；所述发光管（2）的直径为所述磁控管（3）直径的1.5~9倍；所述第一内耦合磁芯（6）和所述第二内耦合磁芯（7）均为管状，且均与所述磁控管（3）同轴；所述第一内耦合磁芯（6）和所述第二内耦合磁芯（7）沿所述磁控管（3）的中心横截面对称设置；所述第一内耦合磁芯（6）沿所述磁控管（3）的中心轴依次包括与所述磁控管（3）的端头固定连接的第一主限位部（601）、与所述第一主限位部（601）固定连接的第一线圈部（602）以及与所述第一线圈部（602）固定连接的第一副限位部（603），所述第一主限位部（601）、第一线圈部（602）和第一副限位部（603）均为圆柱形且同轴，所述第一主限位部（601）和所述第一副限位部（603）的横截面直径相等且大于所述第一线圈部（602）；所述第二内耦合磁芯（7）沿所述磁控管（3）的中心轴依次包括与所述磁控管（3）的端头固定连接的第二主限位部（701）、与所述第二主限位部（701）固定连接的第二线圈部（702）以及与所述第二线圈部（702）固定连接的第二副限位部（703），所述第二主限位部（701）、第二线圈部（702）和第二副限位部（703）均为圆柱形且同轴，所述第二主限位部（701）和所述第二副限位部（703）的横截面直径相等且大于所述第二线圈部（702）；所述第一内耦合磁芯（6）和所述第二内耦合磁芯（7）由非金属材料制成，且沿中心轴均匀分布有若干轴向的通孔；所述第一线圈部（602）和所述第二线圈部（702）连接有高频电源（1），所述高频电源（1）的输出电流频率为100~150KHz。

2.根据权利要求1所述电子直线加速型等离子荧光灯，其特征在于：所述固汞腔（8）内设置有包含汞、铜、锡和稀土金属的发泡合金。

3.根据权利要求1所述电子直线加速型等离子荧光灯，其特征在于：所述磁控管（3）的外壁设置有荧光粉层。

4.根据权利要求1所述电子直线加速型等离子荧光灯，其特征在于：所述发光管（2）为“U”字形；所述磁控管（3）为直管，且为两根，分别设置于所述发光管（2）的两端。

5.根据权利要求4所述电子直线加速型等离子荧光灯，其特征在于：所述第一内耦合磁芯（6）和所述第二内耦合磁芯（7）分别设置于两个不同的所述磁控管（3）。