CN1537319A - 低压气体放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种带有管状放电容器的低压气体放电灯，其设置有两个在其端部处间隔开的电容耦合件，该放电容器具有优选为小于5mm的小的内直径。每一耦合件包括电介材料制成的圆筒管(2)。连接到该耦合件上的电连接部通过向弹簧元件施压来实现，该弹簧元件的内直径小于围绕该管(2)的圆筒管外直径。该弹簧元件紧密地包围在该圆筒管(2)上的金属体，同时形成大量的触点。

Description

低压气体放电灯
本发明涉及一种低压气体放电灯，其包括放电容器和至少两个彼此间隔开的电容耦合结构，该放电容器具有优选为5mm或更小的小直径，而每一个电容耦合结构至少由电介材料的圆筒管形成，该圆筒管的外表面设置有喷敷金属。已知的气体放电灯包括一具有填充气体的容器，气体放电发生在该容器中，并且通常具有两个固定地密封在该放电容器中的金属电极。第一电极向放电提供电子，并且电子又通过第二电极排放到外电流电路。电子的供应通常借助于辉光发射(热电极)来形成，但是，或者其可以在强电场中通过发射来产生或直接通过离子轰击(离子感应的二次发射)(冷电极)来产生。
在电感工作模式中，电荷载流是在气体容积中通过高频交流电磁场直接形成的，(在低压气体放电灯的情况下该高频通常高于1MHz)。电子在放电容器中沿闭合轨迹移动，并且在这种工作模式中没有常规的电极。在电容工作模式中，电容耦合结构用作电极。这些电容式电极通常由绝缘体(电介体)形成，该电极在一侧导电接触以便进行气体放电，并且在另一侧(例如借助于金属触点)与外电流电路导电接触。当交流电压施加到电容式电极上时，交流电场形成，并且电荷载体沿相关的线性电场移动。在(f＞10MHz)高频范围内，因为在前一种情况下电荷载体也在整个气体容积中产生，所以电容式灯类似于电感式灯。电介电极的表面特性在此不太重要(所谓的α放电模式)。在较低频率时，电容式灯改变其工作模式，并且对于放电重要的电子必须首先在该电介电极的表面处发射出来，并且必须在所谓的阴极压降区域中成倍增加，以便保持持续的放电。因此电介材料的发射特性对于灯功能来说是决定因素(所谓的γ放电模式)。
在许多应用场合中有利的是，具有小直径(优选为5mm或更小)的荧光灯并且每单位灯长度获得尽可能大的光量(流明每厘米)。而且，在绝大多数的应用场合中对于灯需要高的开关稳定性。特别是在例如用于液晶显示器的背光照明的情况下尤其如此。一方面由于结构原因，另一方面由于这种类型的灯的小直径导致放电容器的内表面的黑化加剧，这又反过来缩短了灯寿命，所以热阴极灯不能实现上述情况。
直到近来，发现小的灯直径(5mm或更小)的荧光灯只能在工作频率高于1MHz的冷阴极灯形式或电容式气体放电灯形式中可能实现。冷阴极灯可在低频率(30-50Hz)下工作并且因此仅展示出小的电磁辐射。然而，在这种灯中放电电流受到较大程度的限制，(限制为最大约10mA)。这一方面是由于在较大的放电电流的情况下电极材料的溅射非常强烈所造成的。另一方面，对于防止电极局部强烈受热以至于发生热发射，热发射还导致非常强烈的阴极溅射，因此电流限制是必需的。由于融化而除去的电极材料在放电容器内沉积，这导致灯的快速黑化。
在工作频率f＞1MHz的电容式放电灯中，高的工作频率与灯中的高电流密度(强电流、小的灯直径)结合导致了强烈的电磁辐射。不得不采取大量的措施以便限制该电磁辐射。因为功率以电容方式耦合，所以工作频率在向大约1MHz的下方向上受到耦合表面的电容的限制。
EP-A-1043757描述了一种带有电容耦合结构的气体放电灯。其目的在于提供一种民用家用的、不需要启动器电子装置的、使用公用电源的带有电容耦合结构的气体放电灯。依据该公开的专利，这是通过适当的选择电介饱和极化强度和电介体的有效表面区域从而实现的。该公开专利不涉及直径优选为5mm或更小并具有高的光输出的气体放电灯。
研究表明关于电介体而言，对于获得小直径(优选为5mm或更小)和高的光输出的低压气体放电灯来说，该电介体的厚度与该电介体与频率的乘积之间的比率是重要的。该气体放电灯可适当地由带有常规填充气体的透明放电容器形成，并且可在交流电源的频率f下工作。该放电容器的材料和该填充气体可选择成对应于所产生的辐射的所需光谱。特别是，放电容器可设置有荧光层，因此该灯可发射在特定频率范围内(例如在紫外范围内)的辐射光。存在有至少两个相互分开的电容耦合结构。该电介体可由一个或多个层形成。该灯适于在放电电流大于10mA的情况下工作，在这种情况下只出现小的电磁辐射。这种气体放电灯的应用领域较广泛。一个重要的应用例如是作为液晶显示器的背光照明。
本发明涉及后一种的气体放电灯。然而为了实现实用性，进一步解决了电气、机械、和热方面的问题。在EP-A-1043757描述的气体放电灯中，由电介材料的圆筒管形成的电容耦合结构设置有喷敷金属(metallization)，例如导电的银浆料。导电体焊接到该层上，以便连接到外电流源上。然而这种电连接出现了问题并且不适于大规模制造。
本发明的第一目的在于提供该问题的解决方案。依据本发明，这通过以下方式实现，即，每一电容耦合结构的电连接部由内直径小于电介材料圆筒管的外直径的弹性夹紧元件形成，而弹性夹紧元件由容易软焊和/或焊接的耐热材料构成，并且该弹性夹紧元件通过使用夹紧力至少包围电介材料的圆筒管的喷敷金属的一部分，以便形成大量的触点，而该弹性夹紧元件的端部朝向离开放电容器的方向，该弹性夹紧元件的端部借助于焊接或软焊固定到导电线上。
这种接触连接在机械和电气方面是可靠的，并且适于大规模制造。围绕电介耦合结构的该弹簧夹紧元件可以以不同方式来构造成。一个可行的结构例如是夹紧的螺旋弹簧，其设置有围绕该圆筒电介管的喷敷金属的触点，并且导电体软焊到该螺旋弹簧上。
在本发明的优选实施例中，该弹性夹紧元件由包围该耦合结构的弹性封闭夹形成，该耦合结构带有沿该耦合结构的纵向延伸的肋，该封闭夹的两个端部通过设置有槽口的夹紧件来互连，而该导电线固定到该夹紧件上。
这种结构不仅导致形成非常可靠的电接触，而且另一优点在于该封闭夹的肋确保了有利的散热，这有利于延长灯的寿命。
该弹性封闭夹例如由铜、黄铜、或弹簧钢制成。设置有槽口的该夹紧件优选由铜或黄铜制成，导电体容易固定到其上。
依据本发明的该低压气体放电灯非常适于容纳在形成反射器的壳体中。该灯因此非常适于用于液晶显示器的背光照明。
有利的是，该反射器形成为铝制的细长槽道，包括该耦合结构和该封闭夹的该灯的该端部在该反射器的相应端部内封装在导热且绝缘的合成树脂中。
通过使合成树脂由填充有50％的三水合化铝的聚氨酯构成，从而实现了特别好的散热。
本发明参照实施例结合以下附图详细描述，在附图中：
图1示出了带有电容耦合结构的低压气体放电灯；
图2示出了图1所示的放电灯的端部，其中电连接部的形式为夹紧封闭夹；
图3示出了在反射器中设置有该夹紧封闭夹的该气体放电灯；和
图4示出了在该反射器内封装在合成树脂中的该放电灯的端部。
在图1中，示出了电容式气体放电灯，(仅仅是示例性的，本发明不限于此)，该放电灯还设置有依据本发明的量度器。玻璃管1作为放电容器并且设置有荧光体层，以便该灯可在紫外光范围内发射辐射光线。该玻璃管1具有3mm的内直径、4mm的外直径、40mm的长度，并且填充了50mbar的Ar和5mg的Hg。电容耦合结构在两端由电介材料的圆筒管2形成，(该电介材料为陶瓷氧化物，例如BaTiO3，SrTiO3，或PbZrO3)。电介圆筒2具有稍小于3mm的外直径、0.5mm的厚度、14mm的长度。电介圆筒2在一侧借助于玻璃熔接过程连接到玻璃管1上，并且在另一侧使用玻璃密封件3以真空密封的方式封闭。例如为银浆料的导电层设置在该电介圆筒上，并且触点连接到其上。该灯借助于该触点连接到外电流源上。该外电流源在该实施例中可以由供应40kHz、30mA的电流和大约350V的平均电压的灯驱动器电路来形成。该灯随后在静态工作时产生大约600流明的光通量。该驱动器单元还包括用于使灯起弧的元件。静态的气体放电在起弧后形成。
图1所示的气体放电灯设置有电连接装置。优选的是，还应当关注散热部。该灯的经济耐久性需要这种电连接，并且该散热部适于大规模制造。
图2示出了该气体放电灯的端部，该端部设置有优选使用的连接装置。对于本发明重要的是，围绕包围该圆筒管2的喷敷金属来设置的弹性夹紧元件用于该电连接。该弹性夹紧元件可具有各种结构，例如螺旋弹簧的结构。在图2所示的优选实施例中，该弹性夹紧元件形成为通过使用夹紧力来包围该耦合结构2的封闭夹4。该封闭夹具有沿圆筒管2的纵向延伸的肋5。该弹性封闭夹4借助于夹紧件6使用夹紧力围绕该耦合结构2固定。该夹紧件由设置有槽口的金属条形成，(槽口的加宽端部可在图2中看到)。该弹性封闭夹4围绕圆筒管2弯曲，并且该夹紧件6的槽口在该封闭夹的两个端部之上被穿过，以便固定该封闭夹。该封闭夹的尺寸如此确定，即，使得借助于夹紧件6，在固定之后内直径(肋5的最内端)小于圆筒管2的外直径，以便通过肋围绕圆筒管2形成与喷敷金属接触的大量触点。导电线7此刻软焊或焊接到夹紧件6上，而该导线连接到电流源上。
封闭夹4的材料优选为铜、黄铜、或弹簧钢。因为导电线7可容易地软焊到夹紧件上，所以夹紧件6优选为由铜或黄铜形成。该弹性封闭夹的形状不仅在大规模制造中提供了该灯的可靠接触连接，而且肋5还在相对较小的空间中提供大的表面积，这有利于散热。
图3示出了反射器的端部，该灯容纳在该反射器中。反射器8优选地由槽道形状的铝制件形成。一方面，铝具有强的反射能力，而另一方面铝有利于散热。为了将该灯固定在该槽道8中，玻璃管1在邻近该耦合结构2的每一端部附近被一个盘(未示出)，该盘的外周边与该槽道7的内表面配合。该槽道7的端部均可由一个(未示出的)盘来封闭。
导热且绝缘的合成树脂9设置在位于槽道的每一端部处的盘之间的空间中，如图4所示。该灯由此固定在反射器中，而该合成树脂还有利于进一步的散热。
该合成树脂优选地由聚氨酯形成。为了提高散热，该聚氨酯可由导热且绝缘的填料来填充，该填料例如三水合化铝。
以上描述了本发明的优选实施例。当然，在后附的权利要求的范围内可进行各种变型。

Claims (8)

1.一种低压气体放电灯，其包括放电容器和至少两个彼此在空间上间隔开的电容耦合结构，该放电容器具有优选为5mm或更小的小直径，而每一个耦合结构至少由电介材料的圆筒管形成，该圆筒管的外表面设置有喷敷金属，其特征在于，连接到每一个耦合结构上的电连接部由内直径小于该电介材料圆筒管的外直径的弹性夹紧元件形成，G该弹性夹紧元件由容易软焊和/或焊接的耐热材料构成，并且该弹性夹紧元件通过使用夹紧力至少包围该电介材料的圆筒管的喷敷金属的一部分，以便形成大量的触点，并且朝向离开该放电容器的方向的该弹性夹紧元件的端部借助于焊接或软焊固定到导电线上。
2.如权利要求1所述的低压气体放电灯，其特征在于，该弹性夹紧元件由包围该耦合结构的弹性封闭夹形成，该耦合结构带有沿该耦合结构的纵向延伸的肋，该封闭夹的两个端部通过设置有槽口的夹紧件来互连，而该导电线固定到该夹紧件上。
3.如权利要求2所述的低压气体放电灯，其特征在于，该弹性封闭夹由铜或黄铜制成。
4.如权利要求2所述的低压气体放电灯，其特征在于，该弹性封闭夹由弹簧钢制成。
5.如权利要求2-4中任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于，设置有槽口的该夹紧件由铜或黄铜制成。
6.如上述权利要求中任一项所述的低压气体放电灯，其特征在于，该灯容纳在形成反射器的壳体中。
7.如权利要求6所述的低压气体放电灯，其特征在于，该反射器形成为铝制的细长槽道，包括该耦合结构和该封闭夹的该灯的该端部在该反射器的相应端部内封装在导热且绝缘的合成树脂中。
8.如权利要求7所述的低压气体放电灯，其特征在于，所述合成树脂包括填充有50％的三水合化铝的聚氨酯。
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