CN104157543B - 一种气压控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压控制器，解决了现有放电灯温升光衰及汞污染严重的问题。该气压控制器由多个气压控制单元组成，该气压控制单元包括：一个常开气压控制机构，含有汞齐，放电灯灯在工作时，释放汞齐；一个常闭气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯灯在工作时，吸收汞齐；至少一个混合气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐；上述常开气压控制机构、常闭气压控制机构和混合气压控制机构均与放电灯内腔连接并根据气压变化转换其与放电灯内腔的连通状态。本发明结构简单、成本低廉，实现方便。为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。

Description

一种气压控制器

技术领域

本发明属于气体放电灯的气压控制技术领域，具体的说，是涉及一种气体放电灯的汞蒸汽气压控制器。

背景技术

现有的气体放电灯是依靠汞原子辐射的紫外线激发荧光粉发光的，故而气体放电时，势必有汞元素的存在。传统的气体放电灯用汞方法分为两种：早期采用液汞，这种方式极易造成污染并且温升光衰严重；进一步的，为了克服液汞造成的影响，目前采用汞齐材料代替纯汞，虽然在很大程度上解决了污染问题，但依然无法彻底解决温升光衰问题。

在荧光灯的正柱区中，汞原子受到运动电子的撞击成为受激发的汞原子，受到撞击的电子吸收到能量迁升到更高的能级成为亚稳态的价电子。从汞原子的能级图可知：价电子从63P1跃迁到61S0态时发出的253.7纳米紫外线，利用253.7纳米紫外线激发荧光粉发光是荧光灯设计的基本原理。

大量的实践表明：当汞气压Ph＝0.8Pa时，253.7纳米紫外线最强(灯管的发光效率最高)，而其它紫外辐射的能量很少，蓝光和绿光可见光的能量仅占辐射总能量的2％，此时，所对应的管壁冷端温度(亦称汞控制点温度)约为40℃，这是液汞灯管的最佳工作状态。但是，不管是液汞还是现有汞齐都无法使汞气压Ph维持在0.8Pa，只有在很窄的温度段处于最佳工作汞气压内，如图1所示。故而外界环境的变化会对产品的光衰、寿命等产生很大影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便的气压控制器。

为了实现上述目的，本发明采用了技术方案如下：

一种气压控制器，由多个气压控制单元组成，该气压控制单元包括：

一个常开气压控制机构，含有汞齐，放电灯在工作时，释放汞齐；其汞齐为低温汞齐，汞齐的选择可影响控制段汞气压Ph的精度。

一个常闭气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐；具体的说，常闭气压控制机构吸收的汞齐为高温汞齐；

至少一个混合气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐；具体的说，混合气压控制机构吸收的汞齐为高温汞齐，即满足设计曲线的汞齐；

上述常开气压控制机构、常闭气压控制机构和混合气压控制机构均与放电灯内腔连接并根据气压变化转换其与放电灯内腔的连通状态。

具体的说，所述常开气压控制机构包括其上开设有数个条形通孔的第一定位盘，通过连杆与第一定位盘连接且内部充有气体并可沿连杆轴向上下移动的第一压力腔密封阀，用于容纳第一压力腔密封阀且上端开口被第一定位盘盖住的第一锥形槽件，以及内部设有汞齐的第一底腔；其中，第一锥形槽件的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第一通气孔，沿第一锥形槽件的内壁纵向开设有若干第一导气槽，第一锥形槽件通过第一通气孔与第一底腔连通。

优选的，所述第一锥形槽件的上端开口长度大于底部长度。

具体的说，所述常闭气压控制机构包括内部设有垂直其底部且截面呈“干”字型的第一连件的第二底腔，设置于第一连件上部且内部充有气体的第一环形压力腔密封阀，第二底腔上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第一环形压力腔密封阀位于该开口处并通过气压变化控制其沿第一连件上下移动以实现第二底腔与放电灯内腔连通状态的转换。

具体的说，所述混合气压控制机构包括其上开设有数个条形通孔的第二定位盘，通过中间连杆与第二定位盘连接且内部充有气体并可沿中间连杆轴向上下移动的第二压力腔密封阀，用于容纳第二压力腔密封阀且上端开口被第二定位盘盖住的第二锥形槽件；第二锥形槽件的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第二通气孔，沿第二锥形槽件的内壁纵向开设有若干第二导气槽，第二锥形槽件下部设有通过第二通气孔与第二锥形槽件内部连通的第三底腔，该第三底腔内部设有垂直其底部且截面呈“T”字型的第二连件，第二连件的上部设有内部充有气体的第二环形压力腔密封阀，第三底腔上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第二环形压力腔密封阀则位于该开口处并通过气压变化控制其沿第二连件轴向上下移动以实现第三底腔与第二锥形槽件连通状态的转换。

优选的，所述混合气压控制机构数量为两个以上。混合气压控制机构的使用数量决定了控制的温度范围，其使用数量可根据用户需求自行决定使用。

本发明的设计原理如下：

一、防止汞齐与外界接触，解决汞直接挥发造成的环境污染问题，节省单灯用汞量，从而减少环境污染和降低成本。

二、控制灯腔内汞气压Ph在0.8Pa的合理范围，解决温升光衰造成的光损失，提高光效和使用寿命实现国家倡导的绿色照明。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明在灯管制作过程中只有常开气压控制机构的底腔内有汞齐存在，常开气压控制机构在气压超过Po时，处于关闭状态期，极限使用压力为1.5个标准大气压，实际上Po<<标准大气压，所以，在制作过程中常开气压控制机构处于关闭状态，由此防止了底腔内汞齐与外界的接触，避免了汞污染。

(2)本发明中放电灯在工作中，常开气压控制机构内汞齐一直在释放汞，而常闭气压控制机构和混合气压控制机构则一直在吸收汞，通过上述设置控制工作时灯腔内的汞气压Ph＝0.8Pa，由此解决了温升光衰的问题。

附图说明

图1为液汞和不同汞齐的特性曲线图。

图2为本发明中常开气压控制机构的爆炸示意图。

图3为本发明中常闭气压控制机构的爆炸示意图。

图4为常闭气压控制机构中第二底腔的剖视图。

图5为常闭气压控制机构的俯视图。

图6为混合气压控制机构的截面示意图。

附图中对应的附图标记名称如下：1-第一定位盘，2-第一压力腔密封阀，3-第一锥形槽件，4-第一通气孔，5-第一导气槽，6-第一底腔，7-第二底腔，8-第一连件,9-第一环形压力腔密封阀，10-第二定位盘，11-第二压力腔密封阀，12-第二锥形槽件，13-第二通气孔，14-第三底腔，15-第二连件，16-第二环形压力腔密封阀,17-中间连杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本实施例提供了一种气压控制器，其从两方面解决现有技术的缺陷：一、避免汞齐与外界接触；二、控制工作时灯腔内的汞气压Ph＝0.8Pa，由此解决了温升光衰的问题。如图2至6所示，气压控制器，由多个气压控制单元组成，具体的说，每个气压控制单元包括：一个常开气压控制机构，一个常闭气压控制机构以及至少一个混合气压控制机构，其中，混合气压控制机构可根据用户实际需要进行选择，其可以为一个、二个、三个、四个甚至更多。

常开气压控制机构，含有汞齐，放电灯在工作时，释放汞齐；其具体结构如下：

包括其上开设有数个条形通孔的第一定位盘1，通过连杆与第一定位盘1连接且内部充有气体并可沿连杆轴向上下移动的第一压力腔密封阀2，用于容纳第一压力腔密封阀2且上端开口被第一定位盘1盖住的第一锥形槽件3，以及内部设有汞齐的第一底腔6；其中，第一锥形槽件3的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第一通气孔4，沿第一锥形槽件3的内壁纵向开设有若干第一导气槽5，第一锥形槽件3通过第一通气孔4与第一底腔6连通。其中，第一锥形槽件3的上端开口长度大于底部长度。实施时，第一定位盘通过其上的条形通孔与放电灯内腔连通，在常开气压控制机构处于开启状态时，第一底腔内的汞齐先后经第一通气孔、第一锥形槽件及条形通孔进入放电灯内腔。

常开气压控制机构的工作原理如下：

引入变量：Pe——瞬时环境气压；

Pc——瞬时底腔气压；

Pv——瞬时压力腔密封阀内气压

Po——常开阀临界压力

P1——气体放电灯静态压力

P2——气体放电灯工作稳定后压力

fe——环境压力

fs——弹簧弹力

Vv——瞬时压力腔密封阀体积

气体放电灯的气压大小关系：

P1<Po<P2

气体放电灯的压力变化规律：

开灯后：P1向P2变化；

关灯后：P2向P1变化；

动作原理：

A、开灯到稳定阶段

P1-Po段：瞬时环境气压Pe逐步增大，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv减小，压力腔密封阀位置高于锥形槽导气槽，阀门处于开通状态，第一底腔与灯内腔连通。

Po-P2段：瞬时环境气压Pe继续增大，高于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv继续减小，压力腔密封阀位置低于锥形槽导气槽。阀门在fe与fs影响下堵死第一通气孔，关闭阀门，隔断了底腔与灯内腔的连通。

B、关灯后

P2-Po段：瞬时环境气压Pe逐步减小，高于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv逐步增大，压力腔密封阀位置低于锥形槽导气槽。阀门处于关闭状态，隔断了第一底腔与灯内腔的连通。

Po-P1段：瞬时环境气压Pe继续减小，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv继续增大，压力腔密封阀位置高于锥形槽导气槽。阀门在fe与fs影响下开通，底腔与灯内腔连通。

常闭气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐；其具体结构如下：

常闭气压控制机构包括内部设有垂直其底部且截面呈“干”字型的第一连件8的第二底腔7，设置于第一连件8上部且内部充有气体的第一环形压力腔密封阀9，第二底腔7上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第一环形压力腔密封阀9位于该开口处并通过气压变化控制其沿第一连件上下移动以实现第二底腔7与放电灯内腔连通状态的转换。实施时，通过气压的变化，控制第一环形压力腔密封阀伸缩，以盖改变第二底腔与放电灯内腔的连通状态。

常闭气压控制机构的工作原理如下：

引入变量：Pe——瞬时环境气压；

Pc——瞬时底腔气压；

Pv₁——瞬时环形压力腔密封阀内气压

Po₁——常闭阀临界压力

P1——气体放电灯静态压力

P2——气体放电灯工作稳定后压力

Vv₁——瞬时环形压力腔密封阀体积

气体放电灯的气压大小关系：

P1<Po₁<P2

气体放电灯的压力变化规律：

开灯后：P1向P2变化；

关灯后：P2向P1变化

动作原理：

A、开灯到稳定阶段

P1-Po₁段：瞬时环境气压Pe逐步增大，低于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁减小，第一环形压力腔密封阀与第二底腔密封连接。阀门处于关闭状态。隔断了第二底腔与灯内腔的连通。

Po₁-P2段：瞬时环境气压Pe继续增大，高于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁继续减小，第一环形压力腔密封阀与第二底腔分离。阀门开通，第二底腔与灯内腔连通。

B、关灯后

P2-Po₁段：瞬时环境气压Pe逐步减小，高于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁逐步增大，第一环形压力腔密封阀与第二底腔仍处于分离状态。阀门开通，第二底腔与灯内腔连通。

Po₁-P1段：瞬时环境气压Pe继续减小，低于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁继续增大，第一环形压力腔密封阀与第二底腔密封连接。阀门关闭，隔断了第二底腔与灯内腔的连通。

混合气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐；其具体结构如下：

混合气压控制机构包括其上开设有数个条形通孔的第二定位盘10，通过中间连杆17与第二定位盘10连接且内部充有气体并可沿中间连杆轴向上下移动的第二压力腔密封阀11，用于容纳第二压力腔密封阀11且上端开口被第二定位盘10盖住的第二锥形槽件12；第二锥形槽件12的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第二通气孔13，沿第二锥形槽件12的内壁纵向开设有若干第二导气槽，第二锥形槽件12下部设有通过第二通气孔13与第二锥形槽件12内部连通的第三底腔14，该第三底腔14内部设有垂直其底部且截面呈“T”字型的第二连件15，第二连件15的上部设有内部充有气体的第二环形压力腔密封阀16，第三底腔14上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第二环形压力腔密封阀16则位于该开口处并通过气压变化控制其沿第二连件轴向上下移动以实现第三底腔14与第二锥形槽件12连通状态的转换。实施时，第二定位盘与放电灯内腔连通，放电灯内腔的高温汞齐先后经条形通孔、第二锥形槽件及第二通气孔进入第二底腔。

混合气压控制机构的工作原理如下：

引入变量：Pe——瞬时环境气压；

Pc——瞬时底腔气压；

Pv——瞬时压力腔密封阀内气压

Po——常开阀临界压力

P1——气体放电灯静态压力

P2——气体放电灯工作稳定后压力

fe——环境压力

fs——弹簧弹力

Vv——瞬时压力腔密封阀体积

Pv₁——瞬时环形压力腔密封阀内气压

Po₁——常闭阀临界压力

Vv₁——瞬时环形压力腔密封阀体积

气体放电灯的气压大小关系：

P1<Po₁<Po<P2

气体放电灯的压力变化规律：

开灯后：P1向P2变化；

关灯后：P2向P1变化

动作原理：

A、开灯到稳定阶段

P1-Po₁段：瞬时环境气压Pe逐步增大，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv减小，第二压力腔密封阀位置高于第二锥形槽件导气槽。阀门处于开通状态，连接腔与灯内腔连通，连接腔是指第三底腔中第二环形压力腔密封阀上方与第二锥形槽件下部之间的腔体结构。瞬时环境气压Pe逐步增大，低于临界压力Po1。瞬时环形压力腔密封阀Pv1和体积Vv1减小，第二环形压力腔密封阀与第三底腔密封连接，阀门处于关闭状态，隔断了第三底腔与连接腔的连通，此时，第三底腔与灯内腔未连通。

Po₁-Po段：瞬时环境气压Pe逐步增大，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv减小，第二压力腔密封阀位置高于第二锥形槽件的导气槽，阀门处于开通状态，连接腔与灯内腔连通。瞬时环境气压Pe逐步增大，高于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁减小，第二环形压力腔密封阀与第三底腔分离，阀门开通。第三底腔与连接腔连通，第三底腔与灯内腔连通。

Po-P2段：瞬时环境气压Pe继续增大，高于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv继续减小，压力腔密封阀位置低于锥形槽导气槽。阀门在fe与fs影响下堵死通气孔关闭阀门。隔断了连接腔与灯内腔的连通。瞬时环境气压Pe继续增大，高于临界压力Po1。瞬时环形压力腔密封阀Pv1和体积Vv1减小，环形压力腔密封阀与底腔分离，阀门开通。此时，底腔与连接腔连通，底腔与灯内腔未连通。

B、关灯后

P2-Po段：瞬时环境气压Pe逐步减小，高于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv逐步增大，第二压力腔密封阀位置低于锥形槽导气槽。阀门处于关闭状态。隔断了连接腔与灯内腔的连通。瞬时环境气压Pe逐步减小，高于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁逐步增大，第二环形压力腔密封阀与第三底腔仍处于分离状态。阀门开通，第三底腔与连接腔连通，第三底腔与灯内腔未连通。

Po-Po₁段：瞬时环境气压Pe继续减小，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv继续增大，第二压力腔密封阀位置高于锥形槽导气槽。阀门在fe与fs影响下开通，连接腔与灯内腔连通。瞬时环境气压Pe继续减小，高于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁逐步增大，第二环形压力腔密封阀与第三底腔仍处于分离状态。阀门开通，第三底腔与连接腔连通，第三底腔与灯内腔连通。

Po₁-P1段：瞬时环境气压Pe继续减小，低于临界压力Po。瞬时压力腔密封阀Pv和体积Vv继续增大，第二压力腔密封阀位置高于锥形槽导气槽。阀门在fe与fs影响下开通，连接腔与灯内腔连通。瞬时环境气压Pe继续减小，低于临界压力Po₁。瞬时环形压力腔密封阀Pv₁和体积Vv₁继续增大，第二环形压力腔密封阀与第三底腔密封连接。阀门关闭，隔断了第三底腔与连接腔的连通，第三底腔与灯内腔未连通。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种气压控制器，其特征在于，由多个气压控制单元组成，该气压控制单元包括：

一个常开气压控制机构，含有汞齐，放电灯在工作时，释放汞齐，该汞齐为低温汞齐；

一个常闭气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐，该汞齐为高温汞齐；

至少一个混合气压控制机构，含有可吸收汞的金属，放电灯在工作时，吸收汞齐，该汞齐为高温汞齐；

上述常开气压控制机构、常闭气压控制机构和混合气压控制机构均与放电灯内腔连接并根据气压变化转换其与放电灯内腔的连通状态。

2.根据权利要求1所述的一种气压控制器，其特征在于，所述常开气压控制机构包括其上开设有数个条形通孔的第一定位盘（1），通过连杆与第一定位盘（1）连接且内部充有气体并可沿连杆轴向上下移动的第一压力腔密封阀（2），用于容纳第一压力腔密封阀（2）且上端开口被第一定位盘（1）盖住的第一锥形槽件（3），以及内部设有汞齐的第一底腔（6）；其中，第一锥形槽件（3）的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第一通气孔（4），沿第一锥形槽件（3）的内壁纵向开设有若干第一导气槽（5），第一锥形槽件（3）通过第一通气孔（4）与第一底腔（6）连通。

3.根据权利要求2所述的一种气压控制器，其特征在于，所述第一锥形槽件（3）的上端开口长度大于底部长度。

4.根据权利要求1所述的一种气压控制器，其特征在于，所述常闭气压控制机构包括内部设有垂直其底部且截面呈“干”字型的第一连件（8）的第二底腔（7），设置于第一连件（8）上部且内部充有气体的第一环形压力腔密封阀（9），第二底腔（7）上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第一环形压力腔密封阀（9）位于该开口处并通过气压变化控制其沿第一连件轴向上下移动以实现第二底腔（7）与放电灯内腔连通状态的转换。

5.根据权利要求1所述的一种气压控制器，其特征在于，所述混合气压控制机构包括其上开设有数个条形通孔的第二定位盘（10），通过中间连杆（17）与第二定位盘（10）连接且内部充有气体并可沿中间连杆轴向上下移动的第二压力腔密封阀（11），用于容纳第二压力腔密封阀（11）且上端开口被第二定位盘（10）盖住的第二锥形槽件（12）；第二锥形槽件（12）的内壁呈锥形结构，其底部开设有若干第二通气孔（13），沿第二锥形槽件（12）的内壁纵向开设有若干第二导气槽，第二锥形槽件（12）下部设有通过第二通气孔（13）与第二锥形槽件（12）内部连通的第三底腔（14），该第三底腔（14）内部设有垂直其底部且截面呈“T”字型的第二连件（15），第二连件（15）的上部设有内部充有气体的第二环形压力腔密封阀（16），第三底腔（14）上端为开口，其内设有可吸收汞的金属，第二环形压力腔密封阀（16）则位于该开口处并通过气压变化控制其沿第二连件上下移动以实现第三底腔（14）与第二锥形槽件（12）连通状态的转换。

6.根据权利要求1所述的一种气压控制器，其特征在于，所述混合气压控制机构数量为两个以上。