CN1055349C - 无灯丝闭合环形气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无灯丝闭合环形气体放电灯，它属于气体放电型灯具。其特点是灯管呈闭合环形且灯管内部没有且来发射电子的灯丝。它采用在闭合环形灯管内产生感生电流的方便使灯管发光。由于它的灯管内不存在灯丝，所以灯管的使用寿命特别长，是一种永久性的灯管。本发明可用来制造荧光灯、氙灯和钠光灯等气体放电型灯具。

Description

无灯丝闭合环形气体放电灯

本发明涉及一种气体放电灯，特别是一种无灯丝气体放电灯。

现有的气体放电灯管内通常都有灯丝，其工作原理是：在灯管两端的灯丝间加上高电压，使灯管内的气体电离成为导体，依靠灯丝发射电子形成电流，电流流过被电离的气体，使气体分子受到激发而发光。因灯丝在高温下才有较强的发射电子能力，所以灯丝要工作在高温状态下。在高温的作用和电子的撞击下，灯丝的工作寿命较短，这使得灯丝损坏成为灯管损坏的主要原因，导致了灯管的工作寿命不长。

从根本解决这个问题的方法是取消灯丝。现有的作法是：在灯管内设置一对平板电极，平板电极与电离后的气体间构成一个电容器。在两平板电极间加上交流电压，利用电容器的充放电，使高频电流流过灯管内被电离的气体，使灯管发光，平板电极无需向外发射电子。这种方法的缺点是：因电极尺寸受到灯管的限制，电极与气体间的电容量较小，要产生灯管发光所需的电流，加在电极间的交流电压的频率要高达数十到数百兆赫。在这样高的频率下，灯管会产生强烈的电磁辐射，必须用透明的导电材料将灯管屏蔽起来，这在目前较难实现，灯管不易制造。而且，在这样高的频率下，用于产生高频交流电压的大功率半导体器件价格也很高，造成整个灯具成本较高。

本发明的目的是：在20-100千赫的超音频频率上实现气体放电灯管的无灯丝工作，在减少电磁辐射和降低生产成本的同时提高灯管的使用寿命。

本发明将灯管设计成闭合环形，闭合环形的灯管套在一个铁氧体磁芯上。其工作方式是：先用一个励磁线圈使铁氧体磁芯中的磁通量发生变化，在闭合环形气体放电灯管内产生感生电场，这时再使闭合环形气体放电灯管内的气体电离，就会在闭合环形气体放电灯管中形成环形的感生电流，从而使灯管发光。

本发明因为是靠闭合环形气体放电灯管内的环形感生电流使灯管发光，不需要灯丝，所以灯管是永久性的，使用寿命极长。同时，因为灯管在超音频的频率范围内工作，电磁辐射和制造成本也很低。

本发明可用来制造无灯丝的荧光灯、氙灯和钠光灯等气体放电型灯具。

下面结合附图给出本发明的整体结构：铁氧体磁芯(2)穿过闭合环形气体放电灯管(1)和励磁线圈(3)构成闭合磁路，励磁线圈(3)和励磁控制电路(4)相连接。

下面结合附图详细说明依据本发明提出的一种无灯丝气体放电灯的细节及其工作参数的确定方法。

闭合环形气体放电灯管(1)由两个不同半径的同心园形玻璃管构成封闭的园筒形，内玻璃管的内壁涂有反光物质，以提高发光效率。反光物质如果用导电材料，必须在反光涂层上沿轴向开槽，使其不能闭合，以免产生涡流损耗。内玻璃管的内径略大于铁氧体磁芯(2)的外径。

在闭合环形气体放电灯管(1)内部，有两只启辉电极(6)与启辉控制电路(5)相连接。启辉控制电路(5)在启辉时产生数百伏特的高电压加在启辉电极(6)上，使闭合环形气体放电灯管(1)内的气体电离。气体电离后，启辉控制电路(5)输出一个恒定的电流，通过启辉电极(6)放电，使闭合环形气体放电灯管(1)工作一段时间，直至被电离的气体扩散到整个闭合环形气体放电灯管(1)中。这时，感生电场就能在闭合环形气体放电灯管(1)中产生感生电流而点亮灯管。随后，启辉控制电路(5)的输出端处于悬空状态，以免影响闭合环形气体放电灯管(1)正常工作。为提高启辉效果，两只启辉电极(6)分别靠近园筒形的两个底面，并在启辉电极(6)的表面涂上易于发射电子的物质。铁氧体磁芯(2)选用涡流损耗和磁滞损耗小的铁氧体材料分两段制成，一段作成U形，另一段作成I形。闭合环形气体放电灯管(1)套在U形段的一侧，励磁线圈(3)套在U形段的另一侧。U形段与I形段连接在一起，构成闭合磁路，中间不留气隙。但U形段与I形段间要能够拆开，以便于安装和更换闭合环形气体放电灯管(1)。

励磁线圈(3)与励磁控制电路(4)相连接，励磁控制电路(4)输出的交流励磁电流流过励磁线圈(3)，在铁氧体磁芯(2)中产生交变磁场，铁氧体磁芯(2)中的最大磁感应强度值要略小于铁氧体磁芯材料的饱合磁感应强度值。

励磁电流的频率在20-100千赫兹之间选取。频率越高，闭合环形气体放电灯管(1)内的感生电场强度越大，这可以提高闭合环形气体放电灯管(1)内的功率密度，减小闭合环形气体放电灯管(1)的体积。但铁氧体磁芯(2)的损耗会加大，引起铁氧体磁芯(2)发热。制造时要根据铁氧体磁芯材料的特性，在铁氧体磁芯(2)发热不严重的情况下，尽可能提高工作频率。

在选定了铁氧体磁芯材料，确定了铁氧体磁芯(2)的工作频率和最大磁感应强度值后，铁氧体磁芯(2)的截面积越大，闭合环形气体放电灯管(1)内的感生电场强度也越大，但铁氧体磁芯(2)的体积和成本会升高。制造时要根据闭合环形气体放电灯管(1)正常发光所需要的最小电场强度值来确定铁氧体磁芯(2)的截面积。另一方面，在制作闭合环形气体放电灯管(1)时，要选取闭合环形气体放电灯管(1)内所充气体的有关参数，设法减小闭合环形气体放电灯管(1)正常发光所需要的电场强度值，以减小铁氧体磁芯(2)的体积和成本。

励磁控制电路(4)在闭合环形气体放电灯管(1)未启辉前，输出一恒定的交流电压加在励磁线圈(3)上。在闭合环形气体放电灯管(1)启辉后，反映在励磁线圈(3)上的折合阻抗降低，励磁控制电路(4)的输出电流加大，此时励磁控制电路(4)的输出电流能自动限定在一定的数值上，以免烧坏闭合环形气体放电灯管(1)。限流值确定在使闭合环形气体放电灯管(1)按额定功率发光所需的数值上。

闭合环形气体放电灯管(1)作成园筒形的缺点是：因电离的气体呈负电阻特性，有时会造成闭合环形气体放电灯管(1)内电流密度分布有不均匀变化，引起闭合环形气体放电灯管(1)内亮度的不均匀变化，产生亮条翻滚现象(这种现象对灯管的使用没有什么影响)。消除决这种现象的办法是减小闭合环形气体放电灯管(1)内导电截面的横截面积。为此可将闭合环形气体放电灯管(1)做的小一些。也可以采用玻璃管环绕多圈后闭合的方式制作闭合环形气体放电灯管(1)，以减小导电截面。后一种方式因电离的气体扩散到整个闭合环形气体放电灯管(1)要用较长的时间，启辉时间会有所增加。

Claims (1)

1、一种由气体放电灯管(1)、铁氧体磁芯(2)、励磁线圈(3)、励磁控制电路(4)组成的气体放电灯，其特征是气体放电灯管(1)呈闭合环形，气体放电灯管(1)内部没有灯丝、旦充有可以受激放电的气体，气体放电灯管(1)内部的气体沿灯管构成闭合环形放电回路，铁氧体磁芯(2)由两段组成，一段为U形，另一段为I形，气体放电灯管(1)套在铁氧体磁芯(2)的U形段的一侧，励磁线圈(3)套在铁氧体磁芯(2)的U形段的另一侧，铁氧体磁芯(2)的U形段与铁氧体磁芯(2)的I形段连接在一起，构成闭合磁路，励磁线圈(3)与励磁控制电路(4)有电气连接。

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