CN202549786U - 高强度气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高强度气体放电灯。该高强度气体放电灯包括：放电容器，其以气密方式封闭放电空间；第一电极与第二电极，其被设置在所述放电空间中；以及点燃电极，其被设置在所述放电容器外，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于所述第一电极与所述第二电极的距离，并且所述点燃电极与所述第二电极电气地耦接。与现有技术相比，本实用新型的高强度气体放电灯采用金属片作为点燃电极来辅助点燃，以替代现有技术中使用的紫外线起跳器，从而避免了汞的使用。因此，本实用新型的高强度气体放电灯减少了因使用汞而对环境的污染。此外，这种辅助的点燃电极结构简单，制作成本也较低。

Description

高强度气体放电灯

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，更具体地，涉及一种高强度气体放电灯。

背景技术

高强度气体放电灯(High Intensity Discharge，HID)广泛应用于各种需要照明的场合。通常，高强度气体放电灯包含以气密方式密封放电空间的放电容器、放电空间中的可电离气体以及一对电极。在高强度气体放电灯正常工作前，需要在其电极两端加载高幅值的点燃(ignition)电压，以促使放电空间中的可电离气体电离并被击穿，即点燃。在高强度气体放电灯点燃之后，高强度气体放电灯的电极上被加载驱动电压，相应地，可电离气体在该驱动电压作用下持续地进行气体放电，并在这两个电极之间形成稳定的灯电流，从而使得高强度气体放电灯持续发光。

对于许多类型的高强度气体放电灯，例如石英金卤灯，其点燃电压相对较低，难以将可电离气体击穿，因此，这些高强度气体放电灯通常会采用紫外线起跳器(Ultraviolet Enhancer)来辅助点燃。这种紫外线起跳器包含有汞，其能够预先放射出紫外线并照射到高强度气体放电灯的放电空间内，从而使得可电离气体易于发生气体击穿。

然而，这种含汞的紫外线起跳器中的汞不利于环境。在高强度气体放电灯寿终废弃后，若不进行特别处理，汞容易泄露并进入到水体、土壤中，从而最终影响人体健康。

实用新型内容

基于上述分析，提供一种环境污染小且易于点燃的高强度气体放电灯是令人期待的。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种高强度气体放电灯，包括：放电容器，其以气密方式封闭放电空间；第一电极与第二电极，其被设置在所述放电空间中；以及点燃电极，其被设置在所述放电容器外，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于所述第一电极与所述第二电极的距离，并且所述点燃电极与所述第二电极电气地耦接。

对于本实用新型的上述实施例的高强度气体放电灯，其点燃电极与第一电极间距较小。当该高强度气体放电灯被加载点燃电压时，点燃电极与第一电极之间会产生电场强度较强的电场，该强电场使得放电空间内的可电离气体易于电离，进而易于发生气体击穿而使得该高强度气体放电灯被点燃。换言之，在可电离气体压强一定的情况下，电极间距越小，气体击穿所需的电压越低。进一步地，在第一电极与第二电极之间的电场作用下，气体击穿产生的电子可以分别被加速并移动到电极上，从而形成稳定的灯电流。

与现有技术相比，本实用新型的高强度气体放电灯采用金属片作为点燃电极来辅助点燃，以替代现有技术中使用的紫外线起跳器，从而避免了汞的使用。因此，本实用新型的高强度气体放电灯减少了因使用汞而对环境的污染。此外，这种辅助的点燃电极结构简单，制作成本也较低。

在一个实施例中，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于10毫米。

在一个实施例中，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于所述第一电极与所述第二电极的距离的50％。

在一个实施例中，所述点燃电极贴合在所述放电容器的外壁上。

在一个实施例中，所述点燃电极包括一层或多层金属片。

在一个实施例中，所述点燃电极由相互贴合的第一金属片与第二金属片构成，其中所述第一金属片位于所述点燃电极靠近所述第一电极的一侧，而所述第二金属片位于所述点燃电极远离所述第一电极的一侧，并且所述第一金属片的热膨胀系数高于所述第二金属片的热膨胀系数。

当高强度气体放电灯正常工作时，放电空间中的可电离气体会因气体放电而大量发热，这会使得点燃电极温度升高。由于采用了热膨胀系数不同的金属片，当点燃电极升温后，第一金属片的形变大于第二金属片的形变，即第一金属片的热应力较大。这使得整个点燃电极朝向远离放电容器的方向弯曲，从而减少该点燃电极对高强度气体放电灯的影响。

在一个实施例中，所述第一电极被配置为电气地耦接到火线，而所述第二电极与所述点燃电极被配置为电气地耦接到零线。

本实用新型的以上特性及其他特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐述。

附图说明

通过下文对结合附图所示出的实施例进行详细说明，本实用新型的上述以及其他特征将更加明显，本实用新型附图中相同或相似的标号表示相同或相似的部件。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的高强度气体放电灯100；

图2示出了图1的高强度气体放电灯100中的第一电极与点燃电极的一个例子；

图3a与3b示出了第一电极与点燃电极的另一例子。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本实用新型的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本实用新型的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右”“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“引导”、“向前”、“拖后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本实用新型的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的高强度气体放电灯100。

如图1所示，该高强度气体放电灯100包括：放电容器101，其以密封方式封闭放电空间103；第一电极105与第二电极107，其被设置在放电空间103中；以及点燃电极109，其被设置在放电容器101外，该点燃电极109与第一电极105的距离小于第一电极105与第二电极107的距离，并且点燃电极109与第二电极107电气地耦接。

具体地，该高强度气体放电灯100例如为陶瓷金卤灯、石英金卤灯或其他类型的高强度气体放电灯。放电容器101，即放电管(Discharge Tube)，由陶瓷或石英构成，其可以为管状、球状或其他适合的形状。该放电容器101中填充有可电离气体，例如惰性气体。此外，放电容器101中还具有汞和金属卤化物。在该高强度气体放电灯100运行中，即其被点燃后，放电容器101中的金属卤化物受热蒸发，而其中的金属原子通过碰撞后被激发，发生能极跃迁而成为受激原子(即处于激发态)。受激原子是不稳定的，其在极短的时间内会恢复到正常状态(即回到基态)。在金属原子由激发态回复到正常状态的同时，其能量被以光子的形式发射出去，从而放射出光线。在一些实施例中，该放电容器101被安装在灯壳111中，该灯壳111可以为玻璃泡壳或长管形石英外壳。

第一电极105与第二电极107位于放电空间103的两端内，当该高强度气体放电灯100正常运行时，会在第一电极105与第二电极107之间形成灯电流，从而使得该高强度气体放电灯100持续发光。第一电极105、第二电极107分别通过第一导线119与第二导线121延伸到放电容器101外，进而耦接到火线115与零线117上。其中，第二导线121的外部套有绝缘的陶瓷套管122，该陶瓷套管122用于防止钠损失，以提高灯的寿命。火线115与零线117穿过与灯壳111连接的灯座113而引入到灯壳111中。在一个实施例中，第一电极105被配置为电气地耦接到火线115，而第二电极107被配置为电气地耦接到零线117。

点燃电极109被设置在放电容器101外靠近第一电极105的位置，其通过第三导线123耦接到零线117，从而实现与第二电极107的电气耦接。这使得点燃电极109与第二电极107具有相等的电势，即点燃电极109与第一电极105之间的电势差等于第一电极105与第二电极107之间的电势差。进一步地，由于该点燃电极109与第一电极105的距离小于第一电极105与第二电极107的距离，因此，相比于不具有点燃电极109的高强度气体放电灯，当火线115与零线117之间被加载点燃电压时，图1中的高强度气体放电灯100的第一电极105附近的电场强度较高，特别是第一电极105与点燃电极109之间的电场强度显著增加。该强电场使得放电空间内的可电离气体易于电离，进而易于发生气体击穿而使得该高强度气体放电灯被点燃。由于放电容器101的阻隔，电子不会被电场加速而移向点燃电极109，而是在第一电极105与第二电极107之间的电场作用下，被加速并移动到第二电极107，从而形成稳定的灯电流。

可以看出，点燃电极109与第一电极105之间的距离越小，其间的电场强度越高，因而可电离气体发生气体击穿的几率也越大。在一些实施例中，点燃电极109与第一电极105的距离小于10毫米，例如小于8毫米或小于5毫米。在另一些实施例中，点燃电极109与第一电极105的距离小于第一电极105与第二电极107距离的50％，例如小于第一电极105与第二电极107距离的20％、10％或5％。优选地，该点燃电极109的形状为平板形，其被贴合在放电容器101的外壁上，以使得该点燃电极109与第一电极105的距离最小。例如，点燃电极109被贴合在放电容器101的一端，并与放电空间103中的第一电极105平齐。可以理解，在其他的实施例中，点燃电极109的形状还可以为环形、弧形或块状。

需要说明的是，由于点燃电极109通常具有一定的长度与宽度，因此，点燃电极109的不同位置与第一电极105的间距可能会有所不同。在本文中，点燃电极109与第一电极105之间的距离是指点燃电极109各个位置与第一电极105之间距离的最小值。

在一些实施例中，点燃电极109由金属材料构成，例如铁镍合金、铁铬合金或其他适合的金属材料。这些金属材料具有良好的导电性能，并且能够耐受高温，从而避免由于高强度气体放电灯100发热而导致的点燃电极破损。

在不同的实施例中，点燃电极109包括一层或多层金属片。这些金属片易于成型为适于放电容器101外形的形状并适于安装在灯壳111内。图2以及图3a与3b即示意地示出了图1的高强度气体放电灯100中的第一电极与点燃电极的两个例子。其中，在图2的例子中，点燃电极209由一层金属片构成；而在图3a与图3b的例子中，点燃电极309由两层金属片构成。可以理解，在其他的实施例中，图2的点燃电极209亦可由多层金属片，例如两层金属片，构成；而在图3a的例子中，点燃电极309亦可由一层或三层以上的金属片构成。

具体地，如图2所示，该点燃电极209的一端被成型为适于放电容器101外壁的形状，从而使得其能够贴合到放电容器101外壁。这样，当高强度气体放电灯100上加载点燃电压时，会在点燃电极209与第一电极105之间形成高强度的电场20。电场20会穿过放电容器101外壁而进入到放电空间103中。特别地，第一电极105附近的电场线最为聚集，其附近的电场强度很高，从而使得放电空间103中的可电离气体极易电离。

如图3a所示，该点燃电极309由相互贴合的第一金属片309a与第二金属片309b构成，其中第一金属片309a位于点燃电极309靠近第一电极105的一侧，而第二金属片309b位于点燃电极309远离第一电极105的一侧，并且第一金属片309a的热膨胀系数高于第二金属片309b的热膨胀系数。例如，该第一金属片309a由铜构成，而第二金属片309b则由铁铬合金或铁镍合金构成。铜的热膨胀系数(通常为铜的线性热膨胀系数)约为铁铬合金的1.5倍以上。可以理解，在实际应用中，由其他常温下为固态的金属或合金材料构成的金属片亦可以用于制作该点燃电极309。

在高强度气体放电灯100未点燃时，点燃电极309靠近放电容器101，这使得其与第一电极105之间具有较小的间距。这样，在加载点燃电压时，第一电极105附近的电场30具有较高的强度，以利于可电离气体发生电离。

当高强度气体放电灯100点燃后正常工作时(即加载较低幅值的驱动电压而非高幅值的点燃电压)，如图3b所示，放电空间103中的可电离气体会因气体放电而大量发热，这会使得点燃电极309温度升高。由于采用了热膨胀系数不同的金属片，当点燃电极309受热升温后，第一金属片309a的形变大于第二金属片309b的形变，即第一金属片309a的热应力大于第二金属片309b的热应力。这使得整个点燃电极309朝向远离放电容器101的方向弯曲，点燃电极309与第一电极105的间距增大，这就减少了该点燃电极309对放电空间的影响。

可以理解，在其他的实施例中，点燃电极还可以由两层以上的金属片构成，例如3层、4层或更多层金属片。这些金属片可以以叠层结构相互连接，从而构成点燃电极。此外，这些金属片还可以具有不同的热膨胀系数，以使得点燃电极在受热后远离放电容器。

与现有技术相比，本实用新型的高强度气体放电灯采用金属片作为点燃电极来辅助点燃，以替代现有的紫外线起跳器，从而避免了汞的使用。因此，本实用新型的高强度气体放电灯减少了因使用汞而对环境的污染。此外，这种辅助的点燃电极结构简单，制作成本也较低。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本实用新型，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本实用新型不限于所上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在实用新型的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (7)

1.一种高强度气体放电灯，其特征在于，包括：

放电容器，其以气密方式封闭放电空间；

第一电极与第二电极，其被设置在所述放电空间中；以及

点燃电极，其被设置在所述放电容器外，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于所述第一电极与所述第二电极的距离，并且所述点燃电极与所述第二电极电气地耦接。

2.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于10毫米。

3.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述点燃电极与所述第一电极的距离小于所述第一电极与所述第二电极的距离的50％。

4.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述点燃电极贴合在所述放电容器的外壁上。

5.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述点燃电极包括一层或多层金属片。

6.根据权利要求5所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述点燃电极由相互贴合的第一金属片与第二金属片构成，其中所述第一金属片位于所述点燃电极靠近所述第一电极的一侧，而所述第二金属片位于所述点燃电极远离所述第一电极的一侧，并且所述第一金属片的热膨胀系数高于所述第二金属片的热膨胀系数。

7.根据权利要求1所述的高强度气体放电灯，其特征在于，所述第一电极被配置为电气地耦接到火线，而所述第二电极与所述点燃电极被配置为电气地耦接到零线。

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