CN101930898B - 间接预热启动放电灯及其装置 - Google Patents

Abstract

一种间接预热启动放电灯及其装置，该放电灯包括有一灯管，在该灯管的内部两端分别设置有电极且封入填充物；并在灯管内部至少一端 电极的一侧设置一电热构件。上述的电极与电热构件的导线分别引出灯管端部形成电路接点。以及，一包含上述放电灯的点灯装置。本发明的放电灯，在点灯初始阶段，灯管内的电热构件可以发射电子以加热相邻的电极，并使灯管内充满初始电子。借此达到降低灯的触发启动电压，及保护电极延长灯的使用寿命的实施效果。

Description

间接预热启动放电灯及其装置

技术领域

本发明涉及一种间接预热启动放电灯及其装置。

背景技术

如图1所示，为一传统放电灯的构造示意图。该种放电灯3的工作原理，是借由玻璃制灯管31内部两端电极31、32间的施加电压，使灯管31内填充的发光用气体因激发或电离而发光。目前市面上的各种荧光灯、冷阴极管、节能灯又称省电灯泡或各类高压放电灯如汞灯、钠灯、金属卤化物灯、氙气灯等，均属相同工作原理的放电灯。

现有放电灯使用寿命终了的主要因素为电极故障，而电极的主要故障形态是所含阴极物又称电子发射物质过度损耗或是电极断裂，导致电极难以发射电子，而无法被触发启动点灯。再者，放电灯的触发启动阶段，其阴极会产生很大的阴极位降，而阴极位降的能量促使正离子强力撞击阴极，导致电极上的阴极物被大量溅射出去，此为现有放电灯的电极阴极物快速损耗的主因。

目前放电灯的点灯启动方法有热阴极直接预热启动与冷阴极瞬时启动两种方式。其中该种热阴极直接预热启动方式，是于点灯电源送电后，利用安定器搭配启动器对电极直接加热，待电极温度升高到适当温度时，再由安定器在两端电极施加一较高的触发启动电压，以点亮灯管；这种方式存在安定器构造复杂、成本偏高，且电极阴极物易损耗的问题。另一种冷阴极瞬时启动方式，是于点灯电源送电后，由安定器在两端电极直接施加一非常高的触发启动电压，使灯管内放电气体电离而完成点亮灯管的动作；这种方式存在电极所含阴极物快速损耗、降低灯使用寿命的问题，且有高电压操作的安全性顾虑。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有放电灯的电极阴极物容易在操作中快速损耗的问题，而提供一种间接预热启动放电灯及其装置，达到降低灯的触发启动电压，及保护电极延长灯的使用寿命的实施效果。

为达到上述目的与实施效果，本发明的间接预热启动放电灯，其包括一灯管，在该灯管的内部两端分别设置有电极且封入填充物；并在该灯管内部至少一端电极的一侧设置一电热构件。其中，该电极用于点灯时的触发启动及正常点灯。该电热构件用于点灯初始阶段的预热并发射电子，以利用发射的电子加热相邻的电极达到或接近热电子发射温度，并使灯管内充满启动时必要的初始电子。而该电极与电构件的导线分别引出灯管端部形成电路接点。以此构成的放电灯，能使点灯时的触发启动电压降低于接近电极的正常工作电压，并能使操作中的电极阴极物避免快速损耗，而达到本发明诉求的降低灯的启动电压，及保护电极延长灯的使用寿命的目的与效果。

再者，本发明的间接预热启动放电灯装置，包括一含有上述本发明间接预热启动放电灯的点灯装置，该点灯装置具有一安定器与一电源开关，该安定器用于对放电灯的电极与电热构件单独或同时送入适当的电压电流；而该电源开关是提供使用者控制点灯电源的开启或关闭。

本发明实例过程如下所述，当点灯电源送电后，由安定器先输出一适当的电压电流于电热构件，使电热构件升温并发射电子，之后利用该电热构件发射的电子加热相邻的电极，并使灯管内充满初始电子，当电极升温至可热电子发射温度，再由安定器对两端电极输出一适当的触发启动电压电流，使灯正常点亮，并在安定器输出触发启动电压电流的同时或之前，停止对电热构件输出电压电流，由此完成一间接预热启动放电灯的点灯程序。上述本发明的点灯装置，可以免除点灯启动时的高电压以提高使用安全性，且具有促使安定器的设计简化、降低成本等实施效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一传统放电灯构造的示意图。

图2是本发明的放电灯实施例结构的剖视图。

图3是本发明以荧光灯为例的放电灯结构及其装置的实施态样图。

图4是本发明以高压放电灯为例的放电灯结构及其装置的一实施态样图。

图5是本发明以高压放电灯为例的放电灯结构及其装置的另一实施态样图。

图6是本发明以高压放电灯为例的放电灯结构及其装置的又一实施态样图。

图7是本发明以高压放电灯为例的放电灯结构及其装置的又一实施态样图。

图8是本发明以高压放电灯为例的放电灯结构及其装置的又一实施态样图。

图9是本发明以荧光灯为例的电极结构示意图。

图10是本发明以节能灯为例的放电灯整体示意图。

图11是本发明以荧光灯为例的放电灯局部立体示意图。

图中标号说明：

<现有技术>

3灯管

31电极

32电极

<本发明>

1放电灯

10灯管

11电极

12电极

13电热构件

14导线

15导线

16电路接点

17电路接点

18灯盖

19柱形导电体

2点灯装置

21安定器

22电源开关。

具体实施方式

如图2所示，本发明一放电灯1，其包括：一灯管10，在该灯管10的内部两端分别设置有电极11、12，且封入填充物(图中未示)；并在灯管10内部至少一端电极11或12的一侧设置一电热构件13。其中，该灯管10为两端熔封的玻璃管，其内部的填充物可为至少一种发光用气体或混合气。各电极11、12与电构件13的导线14、15分别引出灯管10端部形成电路接点16、17。以此构成的放电灯1，两端电极11、12用于点灯时的触发启动及正常点灯，而电热构件13用于点灯初始阶段的预热并发射电子，以利用发射的电子加热相邻的电极11、12，并使灯管10内充满启动时必要的初始电子。

上述实施例中的放电灯1，其可为相同发光原理的各种荧光灯、冷阴极管、节能灯(又称省电灯泡)及各类高压放电灯(如汞灯、钠灯、金属卤化物灯、氙气灯、汽车用HID灯)。而设于其灯管10内部的两端电极11、12与电热构件13，其材料与构型可以相同于上述各种类放电灯目前所使用的电极。

以具体的实施态样而言，设于灯管10内部的两端电极11、12与电热构件13，其可以是相同的线圈构型，棒状(含端部加工形状的棒状)构型，具有开口的中空管状构型，或是其中任二种构型的搭配应用。如图2、图3所示，本发明的放电灯1以荧光灯为例，其灯管10内部的两端电极11、12的一侧各设有一电热构件13，该两端电极11、12与电热构件13可为相同的线圈构型，而各电极11、12与电热构件13的导线14、15分别引出灯管10端部形成电路接点16、17。另如图4、图5所示，本发明的放电灯1以高压放电灯为例，其灯管10内部的两端电极11、12的一侧各设有一电热构件13，该两端电极11、12为一棒状构型(或具有开口的中空管状构型，图中未示)，而该电热构件13为一线圈构型，且各电极11、12与电热构件13的导线14、15分别引出灯管10端部形成电路接点16、17。

而上述实施中的电极11、12与电热构件13，其材料可为以下几种应用上的选择：一种是，使电极11、12与电热构件13的材料为含钍在0.1～5％的钍钨，含铈在0.1～5％的铈钨，钼镍，铝，铜，铁；另一种是，使电极11、12与电热构件13的材料为钨，铼钨，镧钨，钍钨，铈钨，钼，镍，铝，铜，铁中任一种为基金属，并涂敷或浸渍低功函数容易发射电子的电子发射材料，而该电子发射材料可以是碱金族类金属的锂，钠，钾，铷，铯，钫，以及碱土族类金属的铍，镁，钙，锶，钡，以及稀土类金属的钪，钇，镧，铈，镨，钕，钐，铕，镝，钬，铒，镱，镥，钍，铝，锰，锆等金属，之中的一种或一种以上上述金属元素的氧化物的混合物；再一种是，使电极11、12及电热构件13的材料为钨粉和电子发射材料混合后，一起烧结而成。

在上述实施例中，灯管10内部的电极11、12与电热构件13的实施态样，用来说明本发明的放电灯1的技术特点，而非本发明实施时的限制。以实际的实施态样而言，该电热构件13可为线圈构型、棒状构型、具有开口的中空管状构型任一种。除此之外，以高压放电灯为例，本发明亦可在灯管10内部其中一端电极11、12的一侧设置一电热构件13，以由该电热构件13发射的电子加热相邻的电极11、12，如第6、7图所示。或于灯管10内部的两端电极11、12间的一侧设置一电热构件13，以由该电热构件13发射的电子同时加热两端电极11、12，如图8所示。

在上述实施例中，电热构件13于操作时利用本身产生的热源加热本身，以升高温度，而使其易于发射电子。其产生热源的方式可利用本身通电，因电阻而发热或者放电时因正离子轰击而发热，或者两者兼具。因此，该电热构件13，其除了可以利用两端连接的导线15在灯管10端部引出个别电源回路的电路接点17，如图3、图5、图7、图8所示。该电热构件13亦可以是以其一端依附在相邻电极11的导线14上，以此构成另一种电源回路，如图4、图6所示。

在上述实施例中，以各电极11、12两端连接的导线14在灯管10端部分别引出一电路接点16来说明本发明的放电灯1结构。除此之外，请配合图9所示，本发明的放电灯1亦可为电极11、12两端连接的导线14在灯管10端部共同引出一点路接点16的形态，其余结构不变。

在上述实施例中，本发明的放电灯1，其灯管10除了可为直管构型，请配合图10所示，其灯管10亦可为各式弯管构型，且该灯管10可利用端部与安定器21连接成为一体式的设置形态。

在上述实施例中，本发明的放电灯1为一般荧光灯类型时，请配合图3、图11所示，其灯管10外部两端处可分别套设固定一铝质灯盖18，该灯盖18具有与灯管10端部引出的电路接点16、17对应数量且相连接的柱形导电体19。

根据上述本发明的间接预热启动放电灯1结构设计，在点灯启动初始阶段，可由电热构件13以其发射的电子加热相邻的电极11、12达到或接近热电子发射温度，而使点灯时的触发启动电压能降低于接近电极11、12的正常工作电压，并使灯管10内充满启动时必要的初始电子。借此实现其降低灯的触发启动电压以提升操作安全性、及保护电极以延长灯的使用寿命的目的与效果。

本发明一种间接预热启动放电灯装置，请配合图2～图11所示，其包括一含有本发明上述实施例的放电灯1的点灯装置2。该点灯装置2具有一安定器21，与一电源开关22；其中，所述的放电灯1是以其各电极11、12与电热构件13引出的电路接点16、17与安定器21电性连接，而可由该安定器21控制单独或同时送入适当的电压电流；而该电源开关22可供使用者控制点灯电源的开启或关闭。

在一具体实施例中，本发明的间接预热启动放电灯装置，其点灯控制程序为：当开启电源开关22送入点灯电源后，安定器21先送一适当的小电压电流于灯管10内的电热构件13，待该电热构件13升温达到适当的热电子发射温度时，安定器21再同时对灯管10内部两端电极11、12及电热构件13施加一适当的小电压电流，使各电极11、12与相邻的电热构件13之间产生放电，待两端电极11、12因与电热构件30之间的放电作用而升温达适当的热电子发射温度时，再由安定器21对两端电极11、12施加一较大的触发启动电压，使灯正常点亮，而安定器21可在对两端电极11、12送出触发启动电压的同时或之前，停止对电热构件13送出电流，以避免该电热构件13因正离子轰击溅射而损坏。

利用上述本发明的间接预热启动放电灯装置2，可以使放电灯1的触发启动电压降低至接近电极11、12的正常工作电压，借此达到保护电极11、12延长灯的使用寿命。因为免除了点灯启动时的高电压，其亦具有提高使用的安全性，及促使安定器21的设计简化、降低成本的实施效益。

以上所述本发明的实施方式，是说明本发明的主要技术特点与功效而举的例子，任何熟悉本发明技术领域者，在不脱离本发明主要技术的精神与范围内所为单纯等效的变化或修饰者，例如将本发明的放电灯1的电热构件13作一构型、材料的变化，但未脱离其用于点灯初始阶段的预热及发射电子的实质功用；或是将本发明的放电灯1与现有的点灯装置作一结合使用，而不脱离其可控制单独或同时对放电灯1的电极11、12与电热构件13送入适当的电压电流的实质功用；均属于本发明技术方案范围。

Claims (12)

1.一种间接预热启动放电灯，包括一灯管，在该灯管的内部两端分别设置电极且封入填充物；其特征在于，在该灯管内部至少一端电极的一侧设置一电热构件，该电热构件和电极之间不相连接，且分别连接电源；

当开启点灯电源后，同时分别对灯管内部电极及其相邻的电热构件施加小电压电流，使各电极与相邻的电热构件之间产生放电，待各电极因与电热构件升温达热电子发射温度时，再对两端电极施加一较大的触发启动电压，使灯正常点亮。

2.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件为相同的线圈构型，棒状含端部加工形状的棒状构型，具有开口的中空管状构型，或是其中任二种构型的搭配应用。

3.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件的导线分别在灯管端部引出电路接点；而该电热构件是利用两端连接的导线在灯管端部引出个别电源回路的电路接点，或者是以其中一端依附在相邻电极的导线上，以此构成另一种电源回路的电路接点。

4.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述放电灯于灯管内部其中一端电极一侧设置一电热构件，或于两端电极的一侧各设置一电热构件，或于两端电极间的一侧设置一电热构件。

5.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件的材料为钨，含钍在0.1～5％的钍钨，含铈在0.1～5％的铈钨，钼镍，铝，铜，铁。

6.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件的材料是钨，铼钨，镧钨，钍钨，铈钨，钼，镍，铝，铜，铁中任一种为基金属，并涂敷或浸渍低功函数易于发射电子的电子发射材料。

7.根据权利要求1或5所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件的电子发射材料是碱金族类金属的锂，钠，钾，铷，铯，钫，以及碱土族类金属的铍，镁，钙，锶，钡，以及稀土类金属的钪，钇，镧，铈，镨，钕，钐，铕，镝，钬，铒，镱，镥，钍，铝，锰，锆中的一种以上上述金属元素的氧化物的混合物。

8.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电极及电热构件的材料用钨粉和电子发射材料混合后，一起烧结而成。

9.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述电热构件是于操作时利用本身产生的热源加热本身，其本身产生热源的方式是利用本身通电，因电阻而发热或是放电时因正离子轰击而发热，或是两者兼具。

10.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述放电灯利用其灯管端部与一安定器一体设置。

11.根据权利要求1所述的间接预热启动放电灯，其特征在于：所述放电灯于其灯管外部两端各套设固定一灯盖，而该灯盖具有与灯管端部引出的电路接点对应数量且相连接的柱形导电体。

12.一种间接预热启动放电灯装置，其特征在于，包括一含有权利要求1所述间接预热启动放电灯的点灯装置，该点灯装置具有一安定器与一电源开关，所述放电灯以各电极和电热构件引出的电路接点与安定器电性连接，而可由该安定器控制单独或同时送入适当的电压电流；另该电源开关可供使用者控制点灯电源的开启或关闭。

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