CN1084047C - 无电极低气压放电灯以及装有这种电灯的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的无电极低气压放电灯(10)装有透光的放电管(11)，该放电管密封着含有可电离填充物的放电空间(14)。该电灯(10)还装有第一和第二线圈(20，23)，在工作时可导通高频电流。第一线圈(20)在放电管(11)所环绕的腔(28)内沿纵轴(29)延伸。第二线圈(23)沿纵轴(29)在第一线圈(20)的延长方向安置于放电管(11)所环绕的腔(18)外。工作时，第一和第二线圈(20，23)中的电流相对于纵轴具有相同的切线方向。该电灯产生的磁场干扰比较小，同时还能避免第二线圈(23)妨碍电灯的起动和引起电灯工作不稳定。

Description

无电极低气压放电灯以及装有这种电灯的照明装置
本发明涉及一种无电极低气压放电灯，它装有透光的放电管，该放电管密封着含有可电离填充物的放电空间，它还装有第一和第二线圈，工作时可导通高频电流，其中第一线圈在放电管所环绕的腔内沿纵轴延伸，第二线圈沿纵轴在第一线圈的延长方向安置。
本发明还涉及装有这种电灯的照明装置。
这样的一种电灯已知于US4,240,010。该已知电灯的放电管含有内层和外层圆筒，二者通过末端在其两端相互连接。该电灯的放电空间含有汞和氩的填充物。在放电管内层部分所环绕的腔中，第一和第二线圈在相互延长的方向上安置。工作时电流通过各线圈，产生高频磁场，以维持放电空间中的放电。在本说明和权利要求中所用的“高频”应理解为代表至少20KHz的频率。第二线圈和第一线圈中的电流的切线方向相反，所以第一和第二线圈的磁偶极矩相互抵消。这种方法可使电灯产生比较小的高频磁场干扰。但是这种方法的一个缺点是可能引起电灯的起动问题和电灯工作的不稳定。
本发明的一个目的是提供起始段落所述类型的电灯，其结构可以避免上述缺点。
为实现该目的，根据本发明的电灯的特征在于，第二线圈置于放电管所环绕的腔外，以及工作时第一和第二线圈中的电流相对于纵轴具有相同的切线方向。
结果令人惊奇地发现，第二线圈导致磁场干扰的减小，这是根本没有预料到的，因为第一和第二线圈中的电流切线方向相同，事实上它们具有相同方向的磁偶极矩。不过确实发现把第二线圈置于放电管所环绕的腔外是一个必要条件。已知的电灯所具有的缺点在本发明的电灯中没有被发现。
第一线圈可以置于放电空间中。本发明的电灯的一个富有吸引力的实施方案，其特征在于放电管具有内层和外层部分，内层部分环绕内有第一线圈延伸的腔，并把腔和放电空间分开。电灯的这种实施方案可以具有比较简单的结构，因为不再需要额外措施，比如电流导通线等，来保护第一线圈不受放电时的主要条件的影响。放电管的内层部分可由凹入等方法形成。另外，放电管也可做成环形，或者具有内层和外层圆壁等。
可电离的填充物除了惰性气体外，还可包含金属蒸汽，如钠蒸汽等。在实施方案中，填充物包含汞蒸汽等和一种惰性气体。电灯的放电管可以全部或部分地含有一个光学有源层如发光层或反射层等。
本发明的无电极低气压放电灯的一个合适实施方案，其特征在于第二线圈和第一线圈相比，环绕着横向于纵轴的大面积区域。在该实施方案中，能够实现磁场干扰的大大减少，即使第二线圈的圈数较少，比如半圈等。
本发明的电灯可以构成照明装置的一部分，该装置还包括一个供电单元。例如，该供电单元可提供具有几MHz频率的电流。电灯可以通过同轴电缆等连接到供电单元上。另外，供电单元可装在固定在电灯上的壳体中，该壳体还装着灯头。这种照明装置可用来替换白炽灯。
放电管可从壳体上拆下，以便在需要时可以被替换，比如用含有不同填充物的放电管替换。
包含本发明的低气压放电灯的照明装置，其合适的实施方案的特征在于该照明装置还包括供电单元，其第一输出端相对于地没有高频电压变化，其第二输出端的电压相对于地以高频变化，同时第一和第二线圈相互串联地连接到供电单元的输出端上。该照明装置还装有第三线圈，它具有悬空的第一端和连接到供电单元第一输出端的第二端，这样在工作时，第三线圈在第一和第二端间产生电压差，它与第二和第一输出端之间的电压差相反。以上(不对称)类型的供电单元和对称的供电单元相比可能具有比较适当的成本，该对称的供电单元的两个输出端都产生相对于地高频变化而相位相反的电压。第三线圈可消除非对称供电单元可能产生的高频电场干扰。
本发明的这些方面以及其他方面将参照附图详细说明，在附图中：
图1显示的是装有本发明电灯的照明装置实施方案，部分为纵向剖面图，部分为正视图。
图2是图1的照明装置的元件连接示意图，以及
图3反映的是根据本发明的电灯和没有根据本发明的电灯的磁场干扰(IM)与电灯消耗功率(P)的关系。
图1所示的照明装置包括本发明的无电极低气压放电灯10和供电单元40。无电极低气压放电灯10装有密封着放电空间14的放电管11。放电空间14含有可电离填充物，这里填充的是汞和气压为33Pa的氩气。180mg主汞齐16为含有5.5mg汞的合金Bi56In44(原子百分数，at％)，被放在排放管15中，该排放管在工作时形成比较冷的区域。主泵齐16在工作时使放电空间14中主要的汞蒸汽压稳定在0.5Pa左右。辅助汞齐17另外放在放电空间14中。放电管11具有可透过可见光的玻璃外层部分12和凹入而成的内层部分13。电灯10另外还装有由0.25mm粗的铜丝制成的第一和第二线圈20，23。第一线圈20在腔18内沿纵轴29延伸，该腔被放电管11的内层部分13所环绕，并和放电空间14隔开。第一线圈20有19圈直径为14mm的绕线22，被分为分别有1、2、4、9、3圈的五段21A到21E。在所示的实施方案中，第一线圈20装在柱状的软磁材料铁芯28外圈，该铁芯长50mm，直径12mm。另外也可不用铁芯。第二线圈23有2圈绕线24，沿纵轴29在第一线圈的延长方向安置。工作时，频率为2.65MHz的电流通过第一和第二线圈20、23。
第二线圈23装在放电管11所环绕的腔18外。第二线圈23距离凹入部分13和外层部分12的边界所在的平面约20mm。第二线圈23距第一线圈约40mm。工作时，第二线圈23和第一线圈中的电流具有相同的切线方向。第二线圈23的绕线24直径为40mm，所以和第一线圈20相比，第二线圈23环绕着横向于纵轴29的大面积区域。在图1中为清楚起见，第二线圈23的绕线24间的距离画得较大。事实上，第二线圈23的绕线间距约为1mm。
瞬态电流的方向在第二线圈23的绕线24和第一线圈20的几圈绕线22上以箭头标出。
此外，第三线圈25(图1中虚线所示)装在铁芯28的外围，其绕线26一一相对第一线圈20的绕线22放置。为了更加清楚，第一和第三线圈20，25中只有那些正对附图面的绕线部分被画出。
在图2的示意图中，为了更加清楚，铁芯28和第三线圈25相对于纵轴29被移开，而且第一和第三线圈20，25只有部分绕线被画出。上述瞬态电流的方向和图1一样也以箭头标出。该图中背向附图面的绕线部分以虚线表示。
图1和图2所示的照明装置供电单元40有两个输出端：第一输出端41A，相对于地M没有高频电压变化；第二输出端41B，提供相对于地M以高频变化的电压。第一和第二线圈20、23相互串联地连接到供电单元40的输出端41A，41B上。第三线圈25具有悬空的第一端27A和连接到供电单元40的第一输出端41A上的第二端27B。第一和第二供电导体42A、42B分别形成同轴电缆43的包层和芯线，并分别把供电单元40的输出端41B、41A连接到线圈20、23、25上。工作时，第三线圈25在第一和第二端之间产生电压差，它与第二和第一输出端41B、41A上所得的电压差相反。供电单元40连接到电源的正、负(P、N)接点上。
为了研究第二线圈的影响，制作了四种电灯A、B、C、D。这些电灯都只填充了气压为33Pa的氩气，以便在测量时排除汞蒸汽压变化的影响。电灯A根据本发明除了填充物种类不同外，和参照图1的实施方案相同。电灯B也根据本发明，但第二线圈有一圈绕线。电灯C没有根据本发明，它没有第二线圈。电灯D也没有根据本发明，它具有单圈的第二线圈，工作时其中电流的切线方向和第一线圈中的相反。在其他方面，四种电灯A、B、C、D都相同。
由电灯A、B、C、D所产生的磁场干扰的轴向分量按照标准EN55015进行测量，电灯所耗功率从30W变到80W。磁场的其他分量和轴向分量相比小得可以忽略。所测得的磁场干扰值(Im，以dBμA为单位)和电灯所耗功率(P，以瓦为单元)的关系曲线在图3中画出。该图清楚表明，在根据本发明的电灯(A、B)中使用第二线圈，其中第二线圈中电流的切线方向和第一线圈中的相同，结果明显地降低了高频磁场干扰，特别是在电灯功率比较高时。电灯D第二线圈中的电流方向和第一线圈中的相反，其干扰和没有第二线圈的电灯C相比实际上增大了。根据本发明的电灯(A、B)的起动情况和没有第二线圈的电灯C相似。根据本发明的电灯(A、B)表现出稳定的工作状态。
为了比较，制作了另一些无电极低气压放电灯。这些电灯的线圈都含有第一和第二线圈，并都置于放电管所环绕的腔内，工作时第二线圈中电流的切线方向和第一线圈中的相反。第一和第二线圈分别绕在各自的软磁材料铁芯上。在其他方面这些电灯和电灯A到D相同。这些电灯的起动电压比根据本发明的电灯大约高50％。这些电灯的工作状态不稳定，特别是在功率比较低时。

Claims (4)

1.一种无电极低气压放电灯(10)，装有透光的放电管(11)，该放电管密封着含有可电离填充物的放电空间(14)，还装有第一线圈(20)和第二线圈(23)，工作时可导通高频电流，其中第一线圈(20)在放电管(11)所环绕的腔(18)内沿纵轴(29)延伸，第二线圈(23)沿纵轴(29)在第一线圈(20)的延长方向安置，其特征在于第二线圈(23)置于放电管(11)所环绕的腔(18)外，以及工作时第一和第二线圈(20、23)中的电流相对于纵轴(29)具有相同的切线方向。
2.根据权利要求1的无电极低气压放电灯，其特征在于放电管(11)具有外层(12)和内层部分(13)，内层部分(13)环绕内有第一线圈(20)延伸的腔(18)，并把腔(18)和放电空间(14)分开。
3.根据权利要求1或2的无电极低气压放电灯，其特征在于与第一线圈(20)相比，第二线圈(23)环绕着横切纵轴(29)的大表面区域。
4.包含根据权利要求1、2或3的低气压放电灯的照明装置，其特征在于该照明装置还包括供电单元(40)，其第一输出端(41A)相对于地(M)没有高频电压变化，其第二输出端(41B)的电压相对于地(M)以高频变化，同时第一和第二线圈(20，23)相互串联地连接到供电单元(40)的输出端(41A、41B)上，该照明装置还装有第三线圈(25)，所述第三线圈(25)的绕线(26)相对于所述第一线圈(20)的绕线(22)交错放置，所述第三线圈(27)具有悬空的第一端(27A)和连接到供电单元(40)第一输出端(41A)的第二端(27B)，这样在工作时第三线圈(25)在第一端(27A)和第二端(27B)之间产生的电压差，与第二输出端(41B)和第一(41A)输出端之间的电压差相反。
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