CN102184836A - 具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，包括磁芯、一端设置在磁芯内的导热棒以及环绕设置在磁芯外的线圈，所述磁芯的两端分别设置有导磁结构，导磁结构凸出的设置在磁芯上，所述线圈位于磁芯两端的导磁结构之间。本发明的无极灯灯泡可以无需增大直径，灯泡的体积相对较小，也就降低了灯泡的制造成本，随之无极灯的成本也降低；由于灯泡的体积无需增大，也就避免了灯泡在反光罩内，由于灯泡体积较大而遮挡较多光线问题的发生；另外磁芯两端的导磁结构对线圈具有限位作用，即在长时间的使用后，线圈出现松动问题，但由于导磁结构的限位，线圈也不会从磁芯上脱离下来并能够照常工作。

Description

具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器

技术领域

本发明涉及一种功率耦合器，具体涉及一种具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器。

背景技术

目前市场上效率比较高的高频无极灯是采用天线内置于灯泡内部，比如PHILIP的P130无极灯灯泡，其无极灯天线的磁芯采用直筒形，天线产生的涡流场激励灯泡内部的气体，使灯泡内部的气体电离放电，然后激励灯泡内壁上的荧光粉，使其发射出可见的光线。虽然天线产生的涡流场在灯泡的半径方向上，从内向外较快地衰减，但是当灯泡功率提高后，如果灯泡内部的气压和汞蒸气密度不变，灯泡内部电离气体的电导率将保持不变，但是天线产生的涡流场在灯泡半径方向上的渗透深度将变长，为了将天线释放出来的电磁场能量全部消化在灯泡内，就必须增大玻璃泡的体积，来抵消涡流场在灯泡半径方向上的渗透深度。但是增大了玻璃泡的体积后，不仅需要的重新设计灯具，而且灯泡自身会遮挡灯具反光罩反射出的光线，大大地降低了灯具发光效率。为此，一种能够降低涡流场在灯泡半径方向的渗透深度，并且能够最大地将天线产生的电磁场集中在灯泡内部的设计方法很必要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的提供一种能够将磁芯周围的电磁场集中在磁芯附近的较小区域的具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，解决了现有高频无极灯的电磁场分布太广的问题。

实现本发明的技术方案如下：

具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，包括磁芯、一端设置在磁芯内的导热棒以及环绕设置在磁芯外的线圈，所述磁芯的两端分别设置有导磁结构，导磁结构凸出的设置在磁芯上，所述线圈位于磁芯两端的导磁结构之间。所述磁芯两端的导磁结构与磁芯为一体设置。

所述导磁结构周向凸出的设置在磁芯上。

为了保证磁芯及导磁结构具有最佳的导磁效果，将所述磁芯两端的导磁结构与磁芯为一体设置。当然导磁结构与磁芯也可以设计成拆卸式。

根据导体内部涡流场标准渗透深度公式：

$\mathrm{\δ}=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{f\π\σ\μ}}}$

式中：δ涡流场在导体内部的渗透深度，f为电磁破的平率，

σ为等离子体的等效电导率，μ为灯泡内等离子体的磁导率；

从上面的公式可以得知：对于一个具体的灯泡，可以设其电导率磁导率等参数都为固定，为了降低电磁波的渗透深度，只能改变灯泡内部电磁场方向，使电磁波的传播方向不沿着灯泡半径方向传播。从而本发明在不改变灯泡内部电离气体的电导率和磁导率的情况下，通过改变灯泡内部的激励磁场方向，降低涡流场在灯泡内部半径方向上的分量，将电磁场集中在磁芯的附近，从而保证电磁场集中在灯泡内部的有效发光区域。

另外通过麦克斯韦方程式可以知道，灯泡中心水平平面内的，从玻璃泡的内边缘到玻璃泡的外边缘的磁通量为：

式中：

为形状i磁芯对于的灯泡，其球形水平面内，从灯泡内部所有磁通量；B_i为形状i磁芯对于的灯泡，其球形水平面内，从灯泡内部灯泡的磁通量密度；ds为在灯泡内部的水平面内，面积的微分。

从麦克斯韦方程式中可以知道，当增大玻璃泡内部的磁通密度B，则在玻璃泡里面的总磁通量将增大，由于磁芯产生的总磁场不变，所以实际耗在灯泡外面的磁场减少，灯泡的磁场有效使用增大。

采用了上述方案，在磁芯的两端部分别设有导磁结构，这样当磁芯上的线圈通电后，其磁芯两端的导磁结构将会使其产生的磁场能量集中在线圈周围的较小区域内，避免了磁场能量过于分散、电磁场分布太广的问题，由于磁场能量集中在线圈周围的较小区域内，就不再需要将灯泡的直径做大，来容纳内部的电磁场，采用本发明的无极灯完全符合EMC相关认证要求，并且相对于现有的无极灯灯泡，采用本发明的无极灯灯泡可以无需增大直径，灯泡的体积相对较小，也就降低了灯泡的制造成本，随之无极灯的成本也降低；由于灯泡的体积无需增大，也就避免了灯泡在反光罩内，由于灯泡体积较大而遮挡较多光线问题的发生；另外磁芯两端的导磁结构对线圈具有限位作用，即在长时间的使用后，线圈出现松动问题，但由于导磁结构的限位，线圈也不会从磁芯上脱离下来并能够照常工作。

附图说明

图1为目前磁芯内置式无极灯的电磁耦合器示意图；

图2为目前磁芯内置式无极灯的磁芯在200W时的瞬态磁力线模拟图；

图3为目前功率为200W的磁芯内置式无极灯的磁场强度分布图；

图4为目前功率为200W的磁芯内置式无极灯的电场强度分布图；

图5为本发明第一实施例的电磁耦合器结构示意图；

图6为本发明第一实施例的电磁耦合器在200W时的瞬态磁力线模拟图；

图7为本发明第一实施例的电磁耦合器在功率为200W无极灯中的磁场强度分布图；

图8为本发明第一实施例的电磁耦合器在功率为200W无极灯中的电场强度分布图；

图9为采用本发明第一实施例的灯泡与目前市场上的灯泡在玻璃泡内边缘到外边缘的磁场能量分布曲线对比图；

图10为本发明第二实施例的电磁耦合器结构示意图；

图11为本发明第二实施例的电磁耦合器在200W时的瞬态磁力线模拟图；

图12为本发明第二实施例的电磁耦合器在功率为200W无极灯中的磁场强度分布图；

图13为本发明第二实施例的电磁耦合器在功率为200W无极灯中的电场强度分布图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，该图示出了目前高频无极灯的电磁耦合器，其磁芯没有加导磁结构，采用直筒形的设计，如图1所示，导热棒4插在磁芯的安装孔内，线圈2绕设在磁芯1上，其产生的磁力线3分布在磁芯的周围，其缺陷是：电磁耦合器耦合出的磁场在灯泡体里面太过于分散、电磁场分布太广。

参见图1至9，其中图5示出了本发明的第一实施例高频无极灯电磁耦合器的结构图，其包括具有安装孔的磁芯1、一端设置在磁芯1安装孔内的导热棒4以及环绕设置在磁芯外的线圈2，磁芯1的两端分别设置有导磁台阶11，线圈2位于磁芯1两端的导磁台阶11之间，磁芯两端的导磁台阶与磁芯为一体设置，导磁台阶周向凸出的设置在磁芯上，给线圈通上2.65MHz的高频电流，线圈产生的磁力线3的有很大一部分通过导磁台阶11的端部传出。其磁场在磁芯内部及磁芯外部的瞬间分布如图6，从图6的磁场瞬间分布图可以证明图5中的磁力线的正确性。通过对电磁波的磁场强度分布进行仿真可以看出，本实施方式实例的灯泡内部的磁场强度分布图7(图中，1为磁芯，4为导热棒，6为玻璃泡，7为玻璃管，8为磁场强度云图)比目前灯泡内部的磁场强度分布图3(图中，1为磁芯，4为导热棒，6为玻璃泡，7为玻璃管，8为磁场强度云图)显集中；另外通过对电磁波的电场强度分布进行仿真也可以看出，本实施例的灯泡内部的电场强度分布图8(图中，1为磁芯，4导热棒，6为玻璃泡，7玻璃管，9电场强度云图)比目前灯泡内部的电场强度分布图4(图中，1为磁芯，4导热棒，6为玻璃泡，7玻璃管，9电场强度云图)显集中，在灯泡外边缘处，电磁波的能量明显减小。图9是采用本发明的灯泡与目前市场上的灯泡，在玻璃泡内边缘到外边缘的磁场能量分布曲线对比图，其中实线是本实施实例的磁场强度分布图，虚线是现有灯泡的磁场强度分布曲线；通过曲线对比可以看出，改进后，磁场能量在玻璃泡内部更加集中。

参见图1至4、10至13，其中图10示出了本发明的第二实施例高频无极灯电磁耦合器的结构图，包括具有安装孔的磁芯1、一端设置在磁芯1安装孔内的导热棒4以及环绕设置在磁芯外的线圈2，磁芯1的两端分别设置有锥形的导磁结构12，线圈2位于磁芯1两端的锥形的导磁结构12之间，磁芯两端的锥形的导磁结构与磁芯为一体设置，向线圈2中通有2.65MHz的高频电流，产生的磁力线3的有很大一部分通过导磁结构12的端部传出，其磁场在磁芯内部及磁芯外部的瞬间分布如图11，从图11的磁场瞬间分布图可以证明图10中的磁力线的正确性。另外通过对电磁波的磁场强度分布进行仿真可以看出，本实施例的灯泡内部的磁场强度分布图12(图中，1为磁芯，4为导热棒，6为玻璃泡，7为玻璃管，8为磁场强度云图)比目前灯泡内部的磁场强度分布图3(图中，4为导热棒，6为玻璃泡，7为玻璃管，8为磁场强度云图)显集中如；再通过对电磁波的电场强度分布进行仿真也可以看出，本实施例的灯泡内部的电场强度分布图13(图中，1为磁芯，4为导热棒，6玻璃泡，7玻璃管，9电场强度云图)比目前灯泡内部的电场强度分布图4(图中，4导热棒，6玻璃泡，7玻璃管，9电场强度云图)显集中，且在灯泡外边缘处，电磁波的能量明显减小。由此可以看出，将电磁波集中在灯泡内部减少其灯泡外部损失，不仅可以通过在磁芯端部加一导磁台阶，还可以将导磁台阶更改为锥形的导磁斜面。当然还可以通过其他形状来更改电磁场的传播方向；只要该导磁形状能够将电磁波集中在灯泡内部的有效发光区域即可。

因此需要指出的是，本发明所保护的不仅如此，如本发明未一一列举出导磁结构具体形状，但只要能够使磁场能量集中在线圈周围的较小区域内的，均在本发明的保护范围中。

Claims (3)

1.具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，包括磁芯、一端设置在磁芯内的导热棒以及环绕设置在磁芯外的线圈，其特征在于：所述磁芯的两端分别设置有导磁结构，导磁结构凸出的设置在磁芯上，所述线圈位于磁芯两端的导磁结构之间。

2.根据权利要求1所述的具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，其特征在于：所述导磁结构周向凸出的设置在磁芯上。

3.根据权利要求1所述的具有导磁结构的高频无极灯电磁耦合器，其特征在于：所述磁芯两端的导磁结构与磁芯为一体设置。

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