CN1089483C - 照明单元、无电极低压放电灯,及用于照明单元的放电容器 - Google Patents

照明单元、无电极低压放电灯,及用于照明单元的放电容器 Download PDF

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Abstract

按照本发明的一种照明单元，它包括：有放电容器(20)的无电极低(气)压放电灯(10)，该容器有以气密方式包围电离的填充物的放电空间(21)。放电容器(20)具有一凹进部分(22)和一外壳部分(23)，它发射放电容器(20)中产生的辐射。装置(30)放置在凹进部分(22)中，用于触发并维持放电空间(21)中的放电。装置(30)包括一构件(31)用于在放电空间产生电场。凹进部分(22)在面对放电空间(21)的表面上设置有发光层(25)，它被分成相互隔离的区域25A-25D。照明单元还包括供电单元(40)用以向装置(30)供电。按照本发明的照明单元的灯(10)具有相当低的引燃电压。

Description

照明单元、无电极低压放电灯，及用于照明单元的放电容器
本发明涉及一种照明单元，它包括有放电容器(Vessel)的无电极低(气)压放电灯。该容器以气密方式包围放电空间，该放电空间包括电离的填充物，并具有一凹进部分和一外壳部分，它对放电容器中产生的辐射具有渗透性。同时凹进部分面对放电空间的表面涂有发光层。在凹进部分还有用于在放电空间获得并维持放电的装置，此装置包括在放电空间产生电场的构件。此外照明单元还有为所说装置供电的供电单元。
本发明还涉及照明单元的一种放电容器，这种放电容器所封闭成的放电空间中以气密的形式装有可电离的填充物，放电容器有一个下凹部分和一个包封部分可让放电容器中产生的射线透过，下凹部分面向放电空间的表面涂有荧光层。
本发明还涉及配备有这种放电容器的无电极低压放电灯。
这里的述语“无电极低压放电灯”在下面也称作灯，在本发明的说明和权利要求书中被理解为低压放电灯。这种灯中，在放电空间不出现电极。然而，作为电极，它可能呈现在放电空间之外。
如上所述的照明单元可从US4,710,678中得知。在此已知的照明单元中，供电单元被容留并紧固到灯的放电容器上。放电容器面对放电空间的表面整个覆以发光层，并有以汞构成的填充物。具有初级绕组和次级绕组的线圈绕在软磁材料的芯子上，形成用于获得并维持放电的装置。当照明单元被开启，引燃电压加到线圈的初级绕组以产生电场，触发放电。在正常工作期间，线圈的磁场维持此放电。对周围及电力干线的电磁干扰被次级绕组抵销。
此已知照明单元的缺点是：为触发放电要求相当高的引燃电压，特别是当单元较长时间停止工作之后。这种要求对供电单元有影响，并且灯部件的绝缘也要相应地提高。
本发明的目的是提供一种在开始章节所描述的照明单元，它的引燃相当容易，并且结构简单。
根据本发明的一种照明单元，它包括无电极低压放电灯，具有放电容器，它包围一放电空间，空间中以气密方式含有可电离的填充物，还有一凹进部分和一外壳部分，它对放电容器中产生的辐射是可渗透的，并且，凹进部分的朝向放电空间的表面设置有发光层，装置处在凹进部分中，用于获得和维持放电空间的放电，此装置包括构件用以在放电空间产生电场，另外，照明单元还有一供电电源，用于对所述装置供电，该照明单元的特征在于，所述凹进部分上的发光层是分成相互隔开的区域。
根据本发明的照明单元的一种放电容器，其所封闭的放电空间中以气密的形式装有可电离的填充物，放电容器有一个凹进部分和一个外壳部分可让放电容器中产生的射线透过，凹进部分面向放电空间的表面涂有荧光层，其特征在于，凹进部分上的荧光层细分成彼此分开的多个区域。
另外，根据本发明的一种配备有所述放电容器的无电极低压放电灯，凹进部分中有一个装置，用以维持放电空间中的电气放电，装置有一个构件，用于在放电空间中产生电场。
根据本发明，为此目的的照明单元其特征在于凹进部分的发光层被分成相互分离的区域，使人意外的是，在根据本发明的照明单元中，比较低的引燃电压就能满足。可能的解释如下：照明单元关断的瞬间，从放电空间来的正电荷载流子如离子化的填充混合物和负电荷载流子如电子，在再次碰撞发光层后呈现在发光层上。由于电场在放电空间具有优势，正和负电荷载流子不是均等地分布在凹进部分的发光层上，于是发光层上某些区域正电荷载流子占优势，另一些区域负电荷占优势。由于本发明的发光单元中这些区域相互分开。正与负电荷粒子在区域间的再结合被强行阻止，结果，在发光层上电荷保留更长的时间。
引燃灯时，呈现在发光层上的电荷载流子，在放电空间占有优势的电场的影响下比较容易游离(be freed)，并形成一初始电子源，于是引燃电压可以相当低。按照本发明此措施不需要额外的部件。
一个有吸引力的实施例特征在于，此装置包括一线圈，它由电导体的绕组提供，工作期间，此线圈同时产生电场和磁场，电场能触发放电并在工作期间产生壁电荷(wall charge)，而磁场用于维持放电的进行。
在一实际的实施例中，线圈包括按铁心形状弯成的绕组部分，例如环绕着软磁材料构成的环形磁芯绕制，同时绕组的各个端头引到发光层的各个区域。
按照本发明的灯的实施例可获得非常有意义的结果，其特征在于这绕组是沿纵向轴的螺旋线，发光层的区域安排成沿所说纵轴的方向，绕组例如环绕软磁材料芯子做成，另外也可以没有磁芯。
一个有吸收力的实施例特征在于，其构件包括第一和第二电极，它延伸每个与发光层的各个区域相邻。此电极能产生电场，以触发并维持放电。借助此电极可能进一步增加灯中的电场强度。其中这装置还包括一线圈，这样，不仅在照明单元关断时大量的壁电荷能保持，而且在开启时电荷还能更容易游离。
按照本发明的照明单元的光源，例如可放置在紧固到放电容器上并且还支承灯罩的支架中。这种照明单元适合于替换白炽灯，作为改变，放电容器可拆卸地固定到支架上，以便前者工作中能被本发明另外的放电容器取代，例如不同色温辐射光的放电容器。另外，根据本发明一种照明单元可以用，例如，本发明的无电极低压放电灯和供电单元的组件形成，其中灯可通过例如同轴电缆连接到供电单元上。
参照附图，这些和其它方面将做出更详尽的说明。其中：
图1示出照明单元的第一实施例，部分以正视图，部分以纵向剖面示出，供电单元作原理性示出，图2所示是第二实施例灯的纵剖示图，
图2A是取自图2中IIA-IIA的横断面图，
图3示出第三实施例的灯，部分以正视图，部分以纵向剖面示出，
图4是图解示出测试安排，其中包括了第四实施例的灯，
图4A原理性显示了作为时间函数的两个量的值，以及
图5和图6分别显示本发明的和已知的灯的量测结果，
示于图1的照明单元包括无电极低压放电灯10，其中有一包围放电空间21的放电容器20，放电空间以气密方式包含有的离子化填充物。填充物包括汞和填充压33巴的氩气。利用汞与铋铟合金的主混合物，在正常工作期间，汞的蒸气压得以稳定，并且汞与铟的辅混合物存在于放电容器20中。另外，放电空间21可以包括例如单一的稀有气体，如氙气。放电容器20具有管形的凹进部分22，它在变宽端22A与外壳部分23相联，此外壳部分23对放电容器20产生的辐射是可渗透的。装置30处在凹进部分22中，用于触发和维持放电空间21的放电。此装置30包括构件31用以在放电空间21产生电场。朝向放电空间21的放电容器20的整个表面区域24提供有发光层25，它由80％的由三价铕激活的钇氧化物和20％的以三价铽作为激活剂的铈—镁铝酸盐组成。照明单元还包括为装置30供电的供电单元40。
凹进部分22上的发光层25分成互相分开的区域25A-25D，在所说的区域25A-25D发光层的涂层重量为7mg/cm2。
所示实施例中，装置30包括线圈32，它具有电导体绕组33(此后叫做初级绕组)。同时线圈32形成一构件31用以在放电空间21产生电场，此时初级绕组33是沿纵轴35的螺旋线，而发光层25的区域25A-25D沿纵轴35的方向排列。区域25A-25D各长1cm并且相互以0.5cm的间隔隔开。初级绕组33的端头33A、33B通过第一和第二电流供应导体42A、42B，联到供电源40的第一和第二输出端子41A、41B。导体42A、42B分别形成同轴电缆的芯线和外导体。在工作期间，高频电压出现在输出端子41A、41B之间，第二输出端子41B相对于地没有高频电压变化。另外，线圈32还有次级绕组34(图中用虚线表示)，它的第一端34A联到电源供给40的第二输出端子41B，同时它还有第二悬空端34B。供电源单元40通过输入端子P和N联到电力干线上。
图2和2A中，与图1中相对应的元件其参照号高出100。按照本发明的灯110的实施例显示在此，第一和第二电极136A、136B每个都伸进凹进部分122，与发光层125的相应区域125A、125B相邻。所示实施例中，凹进部分122的发光层125分成二个半园柱区域125A、125B。发光层125隐藏在凹进部分122后面的区域125A、125B的边缘已经用虚线表示了。在工作期间，电极136A、136B之间得到高频电压差。本实施例所示电极136A、136B，从变宽端122A向远离端122B方向延伸，电极136A、136B例如每个联接到线圈132的初级绕组133的一端。仅为了清楚起见，线圈132已在图2A中示出。
根据本发明另一灯210的实施例示于图3。与图1中相对应的元件其参照号高出200。在图3的实施例中，线圈232包括按铁芯部分的形状弯曲成的绕组233。绕组233绕在环形的软磁材料的磁芯237上，绕组233的每个端头233A、233B直接联到发光层225的相关区域225A、225C，遮挡在凹进部分222后面的发光层225的各区域边缘在图上用虚线表示。
根据图1的实施例，带有放电容器320的灯310的引燃特性，通过图4所示的测试安排而测出。在图4中，与图1中相对应的元件其参照号高出300。在测试安排中，第一和第二电极336A、336B装在放电容器320的凹进部分322中。电极336A、336B做成高为5mm的环结构。第一个环336A放在凹进部分322的邻近变宽端322A处，而第二个环336B邻近该处的远端322B。第一和第二环336A、336B的边沿对着放置，有一30mm的间隔。电极336A、336B上出现电压差，并产生电场。此电场类似于图1的灯中线圈32产生的电场，在所示的测试安排中，直流电压源U通过开关S和10MΩ的电阻R连接到电极336A、336B。5pf的电容C分路电极336A、336B。
在测量时，每个灯放在遮光的腔体中。在量测引燃电压之前，灯曾靠供电工作了五分钟，接着停止工作某一周期，即暗周期(td)，在暗周期消逝后开关S被闭合，出现在电容C和电极336A、336B两端的电压差及时上升，电压V的过渡和电极336A、336B的电流I作为开关S(见图4A)闭合后消逝的时间的函数被测得。引燃电压(Vign)是在放电空间321发生击穿的瞬间造成电流脉冲突变时，跨越电极336A、336B的电压。
测得的引燃电压(Vign)作为暗周期(td)的函数示于图5。从此图上显然可见，按照本发明的灯以大约400V和1300V之间的单次引燃脉冲电压而引燃，也包括此灯已停止工作超过400小时之后。
对于已知灯，以同样的方式测得引燃电压(Vign)作为暗周期(td)的函数。该已知灯的凹进部分设置有未中断的发光材料层。对于高达200小时的暗周期(td)，已知灯的引燃电压(Vign)处在大约500到2000V之间(见图6)。对于暗周期长于400小时，在三分之二的情况下，单次引燃脉冲已不足以触发。在此情况下，仅属于第一有效引燃脉冲的量测点被绘在图上，此点相对于水平轴取其镜像。

Claims (7)

1.一种照明单元，它包括无电极低压放电灯(10)，具有放电容器(20)，它包围一放电空间(21)，空间中以气密方式含有可电离的填充物，还有一凹进部分(22)和一外壳部分(23)，它对放电容器(20)中产生的辐射是可渗透的，并且，凹进部分(22)的朝向放电空间(21)的表面设置有发光层(25)，装置(30)处在凹进部分(22)中，用于获得和维持放电空间(21)的放电，此装置(30)包括构件(31)用以在放电空间(21)产生电场，另外，照明单元还有一供电电源(40)，用于对所述装置(30)供电，该照明单元的特征在于，所述凹进部分(22)上的发光层(25)是分成相互隔开的区域(25A-25D)。
2.按照权利要求1的照明单元，其特征在于，所述装置(30)包括线圈(32)，它有电导体的绕组(33)。
3.按照权利要求2的照明单元，其特征在于，绕组是沿着纵轴(35)的螺旋线，发光层(25)的区域(25A-25D)沿所说纵轴(35)的方向排列。
4.按照权利要求2的照明单元，其特征在于，线圈(232)包括弯成环形铁心部分的形状的绕组(233)，它的端头(233A、233B)对准发光层(225)的相应区域(225A、225C)。
5.按照上面任何一项权利要求的照明单元，其特征在于，构件(131)包括第一和第二电极(136A、136B)，它们各自延伸，与发光层(125)的相应区域(125A、125B)相邻。
6.照明单元的一种放电容器(20)，其所封闭的放电空间(21)中以气密的形式装有可电离的填充物，放电容器(20)有一个凹进部分(22)和一个外壳部分(23)可让放电容器(20)中产生的射线透过，凹进部分(22)面向放电空间(21)的表面(24)涂有荧光层(25)，其特征在于，凹进部分(22)上的荧光层(25)细分成彼此分开的多个区域(25A-25D)。
7.一种配备有权利要求6所述的放电容器(20)的无电极低压放电灯，其特征在于，凹进部分(22)中有一个装置(30)，用以维持放电空间(21)中的电气放电，该装置(30)有一个构件(31)，用于在放电空间(21)中产生电场。
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