TW451252B - A discharge-lamp with a socket as well as a system with a discharge-lamp and a circuit-arrangement - Google Patents

Description

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五、發明說明（，） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明係關於一種依據申請專利範圍第！項前言部份 之具有燈座之放電燈。 "放電燈〃此種槪念因此包括以氣體放電爲主之電磁 輻射滬。電磁輻射之頻譜因此包括可見光之區域及紫外 線（UV)/真空紫外線（VUV)區域以及紅外線（IR)區域。此 外’可設有螢光層以便轉換不可見光成爲可見光。 於是有一種放電燈，其具有至少一個所謂介電質阻障 式電極。介電質阻障式電極藉由介電質而與放電管之內 部相隔開。此種介電質例如可構成一種覆蓋此電極之介 電質層，或其是由放電燈本身之放電管所形成，即，若 此電極配置在此放電管之外壁上時即屬此情形。 先前技藝 由文件W0-A-9 8/11596 (特別是其中第5a至第5c圖） 中已知一種具有Edison-螺栓式燈座之燈具。此種燈具在 放電管內部具有一種螺旋形式之電極。此外，四個條形 之電極配置在放電管之外壁。此種燈具之缺點是：會發 生一種點燃上之困難性而使光束之效益非常小。 就目前之認知而言，下述之文章是與上述問題相關 連，因此不須再尋求其它理論上之說明。在燈座中可能 會形成位移電流及漏電電流。放電作用因此會受妨礙且 使輻射效率下降。 本發明之描述 本發明之目的是克服上述之困難性且提供一種依據申 '請專利範圍第1項前言部份之具有燈座之放電燈’其具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .---- γ J裝—---I — 訂·-------•線 、.- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 461252 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（>) 有較佳之輻射效率。 此目的是藉由申請專利範圍第1項之特徵部份來達 成。特別有利之構造則敘述在申請專利範圍各附屬項 中。 此外，本發明亦涉及一種具有此放電燈（其上包含~ 個燈座）之系統及一種電路配置，其是用來以脈波驅動 方式使有效功率耦合至放電燈中。 本發明之基本原理是：在燈座和放電管之外壁之間設 置一種間距。已顯示之事實是：只要此間距足夠大，即 可完全避免本文前言中所述之問題。此外，外部電極之 電流引須配置成使其至內部電極或至內部電極電流引線 之距離不小於每一外部電極和內部電極之間的距離。爲 了此目的，須設置一些元件，其可防止外部電極之電流 引線在這些位置（放電管之外直徑在這些位置時較電流 引線是與外部電極相接觸時所在位置之外直徑還小）時 與放電管之外壁相接觸。這首先是與燈具足部有關，放 電管通常是在燈具足部之起始端變細。因此，此處設置 一種圍繞此放電燈之縱軸用之電性導體以作爲上述之元 件，所有外部電極之電流引線都在此導體上適當地相接 觸。適當之方式例如是一種與燈具縱軸共圓之方式配置 而成之金屬環，其直徑至少是內部電極和電流引線之與 外部電極相接觸之位置之間的距離之二倍。以此種方式 可在外部電極之電流引線和燈具足部之間確保有足夠大 之距離。另一方式是上述之電性導體亦可構成一種金屬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） ------------y\ 裝-----— II 訂 -------線 V (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 451252 經濟部智慧財彥局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 圓板，其具有凹口以便容納燈具足部。詳細情況可參考 各實施例之說明。 燈座之一部份拉高至放電管上方，使外部電極之電流 引線以及金屬環或金屬圓板可受到此燈座所保護而不會 受到意外之碰觸。 燈座藉助於一種固定元件而固定在燈具足部上。以此 種方式可達成一種至放電管外壁所需之距離。詳細情形 可參考下述之實施例。 澆注物質例如適合用作該固定元件。爲了此一目的， 此燈座須具有一種燈座套。燈座套和燈具足部之間的空 間之至少一部份區域是藉助於此種澆注物質而形成澆注 作用。以此種方式可使燈座固定於燈具足部上。因此有 決定性作用的是：燈座套以及澆注物質至氣體空間（其 由放電管之壁所圍繞）之距離都須足夠大，特別是至放 電管之此部份（其中在燈具操作期間會發生介電質阻障 式放電作用）之距離須夠大。 這一方面是以下述方式達成，即：澆注物質只覆蓋燈 具足部之一部份區域，例如只覆蓋燈具足部之與放電管 相遠離之末端。在選取所覆蓋之此部份區域之大小時， 當然須考慮：燈具和燈座仍然可足夠可靠地互相連接。 此外，放電管之外壁和燈座套之內壁之間典型的最小 間距在數量上是數個毫米（mm)。這樣在燈座套以及放電 管之直徑的一般容許座（tolerance)中以及放電管在定心 (c e η t r a 1 i z e )時之一般容計度中已證實可在燈座套中到處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297.公f ) -----------裂 — II 訂 i!-i----線！-"' (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 0 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^52 Z 卜— 五、發明說明（4 ) 都可確保有一種足夠之間距，因此可確保此燈具有很高 之輻射效率。 放電管內部存在一種可離子化之塡料，此種塡料較佳 是含有至少一種稀有氣體（例如，氙或氪（Kr))以及另一 種鹵素或氟1化物以形成準分子（E X c i m e r)。因此，此種介 電質阻障式放電作用在燈具操作期間會產生一種強大之 UV/VUV 輻射。 只要此種燈具用作UV/VUV輻射器（即，不具備一種 轉換短波輻射所用之螢光層），則就上述之澆注物質以及 燈座套而言須選用一些儘可能是抗（anti )UV/VUV之材 料。就燈座套而言，特別適合之材料是玻璃、陶瓷、指 定之鐵氟龍（Teflon)形式之塑料，例如，PDVF (聚偏二氟 乙烯）或一般之抗UV之使用PTFE (鐵氟龍）之塑料， 以及金屬。已證實適合作爲澆注物質之材料者是陶瓷黏 合劑、環氧樹脂或氧化鐵-水泥。 若本發明具有燈座之燈具依據WO-A-94/23 442中所述 之方法來操作以便以脈波驅動方式來輸入有效功率，貝1J 本發明此種燈具可達到一種特別高之輻射效率。 此種具有燈座之放電燈利用一種電路配置（其設計成 以脈波驅動之方式而使有效功率耦合至此放電燈中）而 整合成一種系統。有效功率各別之親合式輸入作用是藉 由中止（p a u s e)時間而互相隔開。脈波寬度以及中止時間 是依據W 0 - A - 9 4 / 2 3 4 4 2中所揭示之原理來互相調整，使 輻射效率最佳化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公t ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)

451252 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（f ) 圖式之描lift 本發明以下將依據實施例來描述。圖式簡單說明如 下： 第1圖具有凸緣式燈座之放電燈。 此圖顯示一種具有凸緣式燈座2 (切面圖）之放電燈1 (前視圖）。這是一種UV/VUV輻射器，可用於UV照射 用途中，例如，可用於表面淨化' 光分解、臭氧產生、 金屬化、UV治療及其它用途中。 放電燈I具有一個由0.7mm至1 . 5 mm厚之石英玻璃所 構成之圓柱形放電管3。放電管3具有大約4 0 m m之外直 徑。放電管3之內部在壓力1 5KPa時以氙（Xe)塡入。 在放電管3內部中央配置一種由金屬線所構成之長形 螺旋式內部電極4。金屬線和此螺旋線之直徑分別是〗mni 及8mm。螺距高度h (即，延伸量、螺旋線在此延伸量之 內形成一種完整之回轉）是12mm。在放電管3之外壁上 以等距離且平行於螺旋線縱軸之方式而設置6個1 2cm長 之舶條形式之外部電極5a-5f (外部電極5d-5f在此圖中 不能看見）。 這些電極在此燈具操作期間之詳細作用方式已描述在 上述之WO-A-98/11596中，特別是描述在其中之第5a至 5c圖中，其所揭示之內容於此可作爲參考用。 放電管3以圓頂形式閉鎖在第一末端上且在此圓頂之 中央具有一個泵尖6,螺旋式電極4之第一末端固定在泵 尖6之燈具足部之區域中放電管3會變細而轉換成壓擠 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -DH fl nul· - » FkM ΓΓΒ - J Muu ίί flun m 訂*1

Tic I _ n»^D Du» KD· fl 線； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） j 4 51 2 5 2 A7 B7 五、發明說明（知） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 式密封件7。壓擠式密封件7藉助於由鉬構成之密封箔8 可確保螺旋式電極4可氣密性地與外部電流引線9相連 接。在放電管3之幾乎密封之末端處這些外部電極5a-5f 分別與電流引線1 〇a-1 Of (電流引線1 Od至1 Of在此圖中 不可看見）相連接，這是藉助於由鎳所構成之線環Π而 互相連接。線環π最後是與往外部電極5a-5f用之共同 之電流引線。線環1 1之直徑大約等於放電管3之直徑。 燈座2 (以切面圖表示）是由旋轉對稱之燈座套1 3以 及澆注物質〗4 (其成份是陶瓷黏合劑）所.構成。燈座套 1 3具有一種管形之部份1 5，此部份1 5在其遠離燈具之| 末端轉換成凸緣形式之部份1 6。澆注物質1 4沿著壓擠式 密封件7之整個長度之一部份而塡入此部份和燈座套1 3 之間的空間中。以此種方式使燈座套1 3藉由澆注物質1 4 而固定於燈具1之足部或壓擠式密封件7上。燈座套13 亦圍住放電管3之幾乎已被壓擠而密封之一部份區域， 螺旋式電極4和外部電極5 a- 5 f亦向內延伸至此一部份區 域中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 凸緣式部份1 6用來使程序室中之終端可受到u V照 射。只要選取此種由適當材料（其具有較低之蒸氣壓） 所構成之澆注物質1 4，則此種輻射器亦可在可抽真空之 設備中操作。 已拉高之燈座套之功能主要是保護電流引線或保護此 種介於電流引線和外部電極之間的接觸區。這是需要 的，因爲外部電極之電流引線在任何情況下都不必鄰接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 451252 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（？） 於放電管之已變細之部份且因此就像皇冠之形式一樣以 同心圓之形式圍繞此燈具足部而配置著。藉由此種已拉 高之燈座套即可防止：外部電極之電流引線由於無意間 之接觸而不期望地靠近燈具足部或完全與燈具足部相接 觸。否則會在此種接觸位置和內部電極之間形成一些收 縮之明亮之放電通道（其具有高的電流密度），這樣會使 此輻射器之UV輻射之總效率降低。 放電管3和燈座套1 3之幾何大小須互相調整，使放電 管3之外壁和燈座套1 3之與此外壁相面對之內壁之間是 一種寬度大約是3mm之環形之間隙17。燈座套13之內 壁在放電管之區域中具有一種長度L大約是11MM之圓 柱形下降區，其具有44 mm之內直徑。反之，燈座套13 之其餘部份之內直徑在燈具足部之變細區域中只有42 m m ° 在未顯示之另一種方式中，線環π是以例如由不鏽鋼 所構成之圓板片（隔離片）所構成。此種隔離片具有一 個凹口，其須對應於此燈具之壓擠式密封件之周邊形 式。於是此圓板片在形式上可準確地於壓擠式密幫件上 方移動。圓板片因此可配置在壓擠式密封件之區域中， 即，至各別放電管有足夠之間距，因此不會有寄生性之 氣體放電現象，燈具之效率不會受到妨礙。此種圓板片 —方面具有一種和前述引線相同之功能，即，提供一種 介於外部電極和電流引線之間的電性接觸作用。另一方 面此圓板片又可保護此燈座黏合劑使不會受到此種由氣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 451252 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4) 體放電所產生之UV輻射。爲了此一目的，須選取較大之 外直徑，使介於壓擠式密封件和燈座套之間的整個澆注 物質被覆蓋。其它優點是：在燈具製造期間可在燈座套 和壓擠式密封件之間塡入軟性之澆注物質，而不會使圓 板片上之澆注物質由旁移動至放電管。 在（未顯示之）照明用之一種變型中，此種放電燈具 有一種螢光層，其可使UV/VUV輻射轉換成光（可見之 電磁幅射）。 在另一（未顯示之）變型中，由燈座所引出之電流引 線是與一種電子式平穩器之終端（terminal)相連接，電子 式平穩器可提供此燈具操作時所需之電壓脈波。適用於 此目的之電路配置例如已描述在EP-A-07 8 1 078中，其所 揭示之內容在此可作爲參考。 符號說明 1…放電燈 2…燈座 3…放電管 4…螺旋式電極 5a-5f…電極 6…泵尖 7…壓擠式密封件 8…密封箔 9…電流引線 10d-10f…電流引線 -1 0- (請先閲讀背面之注音2事項再填窝本頁) --ο裝

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-Dn· flu AND B 線，--1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 dSt 252 A7 _B7 五、發明說明（？） Π…線環 12…電流引線 1 3…燈座套 1 4…澆注物質 1 5…管形之部份 1 6…凸緣 17…環形之間隙 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. AS Β8 C8 D8 46! 2 52 六、申請專利範圍 1 · 一種具有燈座（2)之放電燈（1 )，其包括： --個放電管（3 )，其壁圍繞著一種可離子化之·塡料， —電極（4，5 a - 5 f)，其中至少一個電極（4 )配置在放電管（3 ) 之內部（即，內部電極）且至少有一些電極（5 a - 5 f)配 置在放電管（3 )之外壁（即成爲外部電極）， 一至少一條外部電流引線（9 )， --個燈具足部（7)，至少一個內部電極（4)經由此燈具足 部（7)而與至少一個外部電流引線（9)氣密式地相連 接，此放電燈（1 )之特徵是： •放電燈（1 )具有一個固定元件（1 4)，’利用此固定元件 (14)使燈座（2)固定於燈具足部（7)上， •在燈座（2)和放電管（3)之外壁之間設有一種間距。 2 .如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該間距至少是 1mm 3 _如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該固定元件是 澆注物質（1 4)。 4.如申請專利範圍第3項之放電燈，其中澆注物質（14) 只覆蓋燈具足部（7)之一部份區域。 5 .如申請專利範圍第3或第4項之放電燈，其中澆注物 質（1 4)是由以下各種材料之一所構成：陶瓷黏合劑、環 氧樹脂或氧化鐵水泥。 6. 如申請專利範圍第1或第4項之放電燈，其中燈具 足部是以壓擠式密封件（7)構成。 7. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中可離子化之 -1 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i I I I--^ III---訂·--------1 l . 1, f (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 ^51 2 52 六、申請專利範圍 塡料含有稀有氣體，例如，氙、及/或鹵素或氟化 物以便產生準分子（Excimeren)。 8.如申請專利範圍第1項之放電燈，其中外部電極（5a_ 50之電流引線（l〇a-l〇f)是與一種圍繞此放電燈縱軸 之電性導線（1 1)相連接。 9 .如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該導線（是一 種與放電燈之縱軸成同心方式而配置之金屬環（Π )。 ]〇.如申請專利範圍第9項之放電燈，其中該金屬環（1 1 ) 之直徑至少是外部電極（5 a - 5 f)之一和至少一個內部電 極（4 )之間之距離之二倍。 Π .如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該導線是以金 屬圓板構成，其具有凹口以便容納燈具足部。 ]2.如申請專利範圍第Π項之放電燈，其中該金屬圓板 之外部直徑須選擇成夠大，使此金屬圓板可完全覆蓋此 燈具足部和燈座之間的固定元件。 13. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中燈座（2)在其 遠離此燈之末端處轉換成一種凸緣（16)。 14. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中此燈含有一 種螢光層。 15. —種具有放電燈及電路配置之系統，此放電燈包括 一燈座且是如申請專利範圍第1至I 4項中任一項所述 者，此電路配置是用來操作此燈。 ]6.如申請專利範圍第1 5項之系統，其中此電路配置是 用來以脈波驅動方式使有效功率耦合至放電燈中，且各 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 512 5 2 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 止 中 由 藉 是 用 作 入 輸 合 耦 之 率 。 功開 效隔 有相 之互 別而 a P 間 寺 日 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n n n I— n n ftn - ^^1 a^l ^^1 -\= 口 線！'' 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）