CN1321331A - 无电极放电灯的点灯器 - Google Patents

Abstract

本发明为一无电极放电灯的点灯器,包括:封入有发光物质的透明放电容器(1)、产生使发光物质放电的交流电磁场的磁芯线圈(3)、以及将交流电流供向磁芯线圈(3)的电源(4)。磁芯线圈(3)至少含磁性材料,且它不是被设置在放电容器(1)的外侧壁而是被设置在内侧,发光物质至少含有稀有气体,但不含水银。

Description

无电极放电灯的点灯器

技术领域

本发明涉及一种无电极放电灯的点灯器。

发明背景

由于无电极放电灯(又称无电极低压放电灯)具有寿命长、效率高这样优越的特性，寿命长即可节资，效率高即可节能。因此，从环境保护的角度来看，近年来它在照明界备受注目。下面，参考图2，对已往的无电极低压放电灯的点灯器进行说明。

图2示出了已往的无电极低压放电灯的点灯器的结构，结构如此之无电极低压放电灯的点灯器，例如，已被公开在日本国特开昭58-57254号公报中。

图2所示的无电极低压放电灯的点灯器，包括：封入有发光金属与稀有气体的放电容器21、涂在放电容器21内面的萤光体22以及插在放电容器21的凹入部21a内的磁芯线圈23。萤光体22将放电容器21内所产生的紫外线变换为可视光，磁芯线圈23由含有铁氧体等磁性材料的棒状磁芯23a与线圈23b构成。磁芯线圈23的棒状磁芯23a的中心轴(图中斜线所示部分)上有由热传导材料制成的棒状构件26，该棒状构件26的功能为：将灯工作时磁芯线圈23上所产生的热放出并抑制该发热。

放电容器21由金属壳25支持着，设在放电容器21的凹入部21a的棒状构件26与金属壳25互相连结。之所以采用如此之结构，是想将磁芯线圈23的热通过棒状构件26从金属壳散掉，而将磁芯线圈23的发热降到最低限度。金属壳25内有将高频交流电流供给线圈23b的电源24。也就是说，在该结构下，交流磁场由磁芯线圈23利用来自电源24的高频交流电流而产生。另外，在金属壳25的一部分(下部)上设有灯头27。

其次，将说明图2所示的无电极低压放电灯的点灯器的工作情况。

首先，磁芯线圈23借助电源24供向线圈23b的高频交流电流而在放电容器21内产生交流磁场，于是，在放电容器21内产生抵消该交流磁场的交流电场。此交流电场反复激起放电容器21内的发光金属与稀有气体的冲突运动，而在放电容器21内形成等离子体。由等离子体射出紫外线，该紫外线又由萤光体22变换为可视光，该可视光向放电容器21外部照射，图2所示的无电极低压放电灯的点灯器就这样发光。

在以上的工作过程中，由于由供给线圈23b的交流电流而发生的损失所造成的发热和由等离子体的热传导所造成的发热，而使磁芯线圈23不得不在相当的高温下工作。再者，放有磁芯线圈23的放电容器21的凹入部21a为封闭空间，热量很容易充满且又散不出去，因此，必须对无电极低压放电灯的点灯器采取散热措施。日本国特开昭58-57254号公报中所公开的散热措施为：将为热传导材料的棒状构件26插在棒状磁芯23a的中心轴上，且将该棒状构件26与金属壳25连结起来。这样，磁芯线圈23上的热便可经由棒状构件26从金属壳25散掉。

在上述已往的结构下，有必要使用热传导性良好的材料做棒状构件26，不难想象一般是使用金属。在由金属构成棒状构件26的情况下，涡电流会由于自磁芯线圈23产生的磁场而产生在棒状构件26内，最终造成损失。同样，金属壳25内也有由涡电流导致的损失。因此，在上述已往的结构下，有以下问题：灯的效率由于所产生的涡电流而下降，同时还得不到充分的散热效果；要将棒状构件26插到棒状磁芯23a的中心轴上，还要将棒状构件26与金属壳25连结起来，这又使结构很复杂，最终导致装置变大。

还存在以下问题：因将金属与稀有气体封入并以其做发光物质，故在从插上电源到金属开始蒸发这一期间内，光通量很低，且光通量上升得很慢；若周围温度的变动很大，金属蒸气气压的变动也很大，结果造成光通量变动很大；因金属蒸气气压的变动最终将成为等离子体电气特性的变动，这样，电源24就要能够适应很大范围的负荷变动而使其结构复杂，最终导致大型化；因一般是使用水银做放射紫外线的发光金属，而从环境保护的角度来看，又强烈要求减少水银的使用量。

发明的内容描述

本发明是为解决上述问题而研究出来的，其主要目的在于：提供一种能够抑制磁芯线圈温度上升的无电极放电灯的点灯器。

本发明所涉及的无电极放电灯的点灯器，包括：封入有发光物质的透明放电容器、产生使上述发光物质放电的交流电磁场的磁芯线圈、以及将交流电流供向上述磁芯线圈的电源。上述磁芯线圈至少含有磁性材料，且不是被设置在上述放电容器的外侧壁而是被设置在内侧，上述发光物质至少含有稀有气体，但不含水银。

在某一实施形态下，上述磁芯线圈被插在上述放电容器内所设的凹入部。

在某一实施形态下，上述电源所供给的上述交流电流的频率在40kHz以上500kHz以下的范围内。

在某一实施形态下，还含有涂敷在上述放电容器内面的萤光体，并借此将上述放电容器内所发生的紫外线变换为可视光。

在某一实施形态下，上述发光物质为稀有气体，且至少从由氙、氩、氪、氖、氦及它们的混合物所组成的组合中选一作上述稀有气体。

最好是上述稀有气体中至少含有氙。

在某一实施形态下，开始放电以前，上述放电容器内的压力在0.1torr以上3.0torr以下的范围内。

附图的简单说明

图1示出了本发明的实施形态所涉及的无电极放电灯的点灯器的结构。

图2示出了已往的无电极放电灯的点灯器的结构。

实施发明的最良形态

本发明是这样诞生的，本案发明人在磁芯线圈不设在放电容器外侧壁而设在内侧的无电极放电灯的点灯器(无电极低压放电灯的点灯器)中的放电容器内，封入稀有气体(例如，氙)，而没封入水银作发光物质，然后一点灯，惊奇的发现：这样能够抑制磁芯线圈温度上升，因此而有了本发明。下面，参考附图，说明本发明的实施形态。需提一下，本发明并不限于以下实施形态。

图1示意地示出了本发明的实施形态所涉及的无电极低压放电灯的点灯器的结构。

本实施形态的无电极低压放电灯的点灯器，包括：封入有发光物质的透明放电容器1、产生使放电容器1内的发光物质放电的交流电磁场的磁芯线圈3、以及将交流电流供向磁芯线圈3的电源4。磁芯线圈3至少含磁性材料，而且它不是被设置在放电容器1的外侧壁而是被设置在内侧。放电容器1内的发光物质至少含有稀有气体，但不含水银。

发光物质，举例说，可只用含有稀有气体的气体，该稀有气体可使用氙、氩、氪、氖或氦。此外，也可使用上述气体的混合物。从发光效率的角度来看，最好是所使用的该气体中至少含有氙。在本实施形态中，放电开始前，放电容器1内的压力，举例说，在0.1torr以上3.0torr以下(13.33Pa以上400Pa以下)的范围内。

在放电容器1的内面涂敷萤光体2，放电容器1内发生的紫外线经萤光体2被变换为可视光。萤光体(萤光体层)2的厚度，举例说，在50μm左右。需提一下，本实施形态中的放电容器1的厚度在0.8mm左右；放电容器1例如由钠玻璃构成；放电容器1的高度在65mm左右；放电容器1的容积在160cm³左右。

磁芯线圈3，由将磁性材料(例如铁氧体等)做成大致棒状形状的棒状磁芯3a与线圈(例如铜线)3b构成。磁芯线圈3被插在放电容器1中心部所设的凹入部1a内，磁芯线圈3的线圈3b与电源4保持电连接。此外，在本说明书中，放电容器1的外侧壁，指的是取光一侧的壁，而凹入部1a并不位于取光一侧，故凹入部1a不属于放电容器1的外侧壁。

电源4向磁芯线圈3供给例如范围在40kHz以上500kHz以下的交流电流。此外，本实施例形态的电源4中也包括点灯回路。电源4被设置在壳5中，壳5例如由PBT构成。壳5支持着放电容器1，在与放电容器1相反的一侧设有灯头7。灯头7与电源4保持电连接。此外，在本实施形态的无电极低压放电灯的点灯器中，放电容器1、磁芯线圈3及电源4(及灯头7)构成为一体。

下面，说明结构如图1所示的无电极低压放电灯的点灯器的工作情况。

首先，由磁芯线圈3利用电源4供给线圈3b的交流电流产生交流磁场。所产生的交流磁场又使放电容器1内产生电场，放电容器1内的发光物质在该电场的作用下反复激起加速冲突而产生紫外线。所产生的紫外线又经萤光体2变换为可视光，最后该可视光由放电容器1的外侧壁射出来。因此，发光原理基本上与以前的技术相同，但在本实施形态的无电极低压放电灯的点灯器中，发光物质中不含水银。

分别测量了在图1所示的结构下，放电容器1内所封入的主要发光物质为水银时(比较例)，为氩时，及为氙时，磁芯线圈3的最高温度与流经线圈3b的电流、电压，实验结果如表1所示。实验条件为：供给线圈3b的频率为100kHz，供向放电容器1的功率约为30W。表1

发光物质	磁芯线圈3的最高温度(℃)	流过线圈3b的电流(A)	线圈3b上的电压(V)_
				水银(比较例)氩氙	240210200	2.41.71.2	540383270

象比较例那样，在封入了水银作发光物质(发光金属)的情况下，磁芯线圈3的最高温度为240℃。此时，在点灯后一个小时这样的一个短时间内即熄灯。之所以熄灯，是因为所使用的磁性材料3b的居里点为240℃，而使电感减少而产生不了磁场之故。与此相对，在封入了氙或氩等稀有气体的情况下，磁芯线圈3的最高温度可下降30℃～40℃，而不致熄灯。

要想在封入了水银(比较例)的情况下使灯不灭，就必须设置散热构件以使磁芯线圈3的温度下降。在封入了氙或氩之类的稀有气体(本实施形态)的情况下，可使磁芯线圈3的最高温度比封入了水银的情况下低30℃～40℃，故可不用散热构件。就是在使用了居里点低的磁性材料等时，出现了必须进一步降低磁芯线圈3的温度的情况，那么，在封入了氙或者氩的本实施形态下，只要使用一结构简单的散热构件就足够了。

磁芯线圈3的温度之所以在封入水银和不封入水银的情况下不同，是由于流经线圈3b的电流不一样之故。亦即，封入氙时流过线圈3b的电流(1.2A)及封入氩时流过线圈3b的电流(1.7A)，都比封入水银时(2.4A)的要小，而使线圈3b上由铜损引起的热，在封入了氙或氩的情况下比封入了水银的情况下低的缘故。

虽然流过线圈3b的电流下降的要因还不十分明确，但本案发明人这样推论：放电容器1内所发生的等离子体阻抗是造成该电流下降的主要原因。对该推论加以详细说明。因封入物质的粒子直径，在仅封入了稀有气体的情况下比封入了水银和稀有气体的情况下小，而使等离子体内粒子的冲突截面积变小。截面积变小后，等离子体阻抗(等离子体电阻)就减小，结果是等离子体电压下降。此处，若将放电容器1内所发生的等离子体例如看成1匝线圈，则图1所示的结构就可看成是由1匝线圈与N匝磁芯线圈3组成的变压器(匝数比为1∶N的变压器)。这样，放电容器1内的等离子体电压一下降，线圈3b上的电压就随着下降，线圈3b上的电压一下降，流过线圈3b的电流也就下降，结果，线圈损失(铜损：I2R)得到了抑制，最终是磁芯线圈3的温度下降。

此外，因可以使在封入了稀有气体的情况下，生成在线圈3b上的电压下降，故可将电源4所产生的电压抑制得很低。这样，就较易采取使电源4和磁芯线圈3绝缘的绝缘措施，而可以使电源4/磁芯线圈3小型化。特别是在象本实施形态这样的放电容器1、磁芯线圈3及电源4构成为一体的结构下，小型化的效果更大。

再者，在封入了水银的情况下，具有以下性质：从刚刚点灯到灯达到额定功率这一期间内，水银蒸气的气压随着放电容器1的温度的上升而增大，光通量上升得很慢；由于等离子体阻抗也在变动，由此引起的流过线圈3b的电流、所产生的电压也有很大的变动；光通量、线圈3b上的电压、电流也随着周围温度的变动而变动。与此相对，在本实施形态这样的只封入稀有气体的情况下，可使放电容器1内的压力的变动特别小。因此，可使光通量上升得很快，而得到一定的不受周围温度影响的光通量。此外，线圈3b的电压、电流的变动也小了，结果，电源4的设计也容易了，电源4的结构也可以简单了。

此外，在无电极低压放电灯的点灯器中，有将磁芯线圈3缠绕在放电容器1外侧这样的外绕磁芯线圈方式，当为外绕磁芯线圈方式时，因磁芯线圈3与外气接触，故磁芯线圈的温度上升原本就不成什么问题。另外，因在本实施形态中，在封闭空间(凹入部1a)中设有磁芯线圈3，故有一大优点，即在一个很简单的构造下就能有效地抑制磁芯线圈3的温度上升。

在本实施形态中，将由电源4供向线圈3b的交流电流的频率设定在40kHz～500kHz的范围内。之所以将其设定在这样的范围内，是因为在这一范围下能够很好地使线圈3b的铜损下降，进而使磁芯线圈3的温度下降的缘故。亦即，设在40kHz以上，可使流过线圈3b的电流不会太大；设在500kHz以下，又可使线圈3b的表皮电阻不会太大。换言之，将其设定在40kHz～500kHz的范围内，来有效地防止磁芯线圈3上的铜损增大，从而不使磁芯线圈3的温度上升。

最好在放电开始之前，放电容器1内的压力在0.1torr～3.0torr(13.33Pa～400Pa)的范围内。因为在0.1torr～3.0torr的范围内，能够在生成在线圈3b上的电压在1kV以下时就让其开始放电。亦即，若让其在未满0.1torr或超过3.0torr的条件下开始放电，则线圈3b上的电压要在几千伏以上。这样，电源4、磁芯线圈3就必须使用耐高压部件。将开始放电时的电压抑制在1kV以下，则有以下优点，即能够使用小型的通用电子配件，更容易使装置小型化。

此外，因在本实施形态的无电极低压放电灯的点灯器中，只使用无害的稀有气体，根本不需要使用水银作发光物质，故从保护环境的角度来看，它也是一理想的放电灯的点灯器。需提一下，在本实施形态中，示出的是放电容器1、磁芯线圈3与电源4构成为一体的情形，但并不限于此。将电源4分离开，也同样能够使磁芯线圈3的温度下降，进而使生成在磁芯线圈3上的电压下降。再者，发光物质并不限于氩、氙，也可使用其它的稀有气体，如氪、氖、氦以及这些稀有气体的混和物。

发明在工业上的应用

根据本发明，因不用在放电容器内封入水银，却至少封入稀有气体做发光物质，故能提供一种可抑制磁芯线圈温度上升的无电极放电灯的点灯器。在本发明所涉及的无电极放电灯的点灯器中，完全可以不使用散热构件；因在使用稀有气体作发光物质的情况下，可使等离子体的负荷变动很小，故可使电源结构简单，从而使点灯器小型化；能够得到一定的不受周围温度影响的光通量，可使光通量上升得很快；仅使用无害的发光物质就可以了，所以从环境保护的角度来看，这也是很理想的。这样的无电极放电灯的点灯器，适于被应用在例如自我镇流型萤光灯等上。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1、(修正)一种无电极放电灯的点灯器，包括：封入了发光物质的透明放电容器、产生使上述发光物质放电的交流电磁场的磁芯线圈、以及供给上述磁芯线圈交流电流的电源，其中：

上述磁芯线圈至少含有磁性材料，且不被设置在上述放电容器的外侧壁而被设置在内侧，

上述电源所供给的上述交流电流的频率在40kHz以上500kHz以下的范围内，

上述发光物质至少含有稀有气体，但不含水银。

2、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述磁芯线圈被插在上述放电容器内所设的凹入部。

3、(删除)

4、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

进一步包括涂敷在上述放电容器内面的萤光体，并由它将上述放电容器内所产生的紫外线变换为可视光。

5、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述发光物质为稀有气体，该稀有气体至少从氙、氩、氪、氖、氦以及它们的混合物所构成的组合中选一来做。

6、根据权利要求第5项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述稀有气体中至少含有氙。

7、根据权利要求第1至6项中任一项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

放电开始前，上述放电容器内的压力在0.1torr以上3.0torr以下的范围内。

Claims (7)

1、一种无电极放电灯的点灯器，包括：封入了发光物质的透明放电容器、产生使上述发光物质放电的交流电磁场的磁芯线圈、以及供给上述磁芯线圈交流电流的电源，其中：

上述磁芯线圈至少含有磁性材料，且不被设置在上述放电容器的外侧壁而被设置在内侧，

上述发光物质至少含有稀有气体，但不含水银。

2、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述磁芯线圈被插在上述放电容器内所设的凹入部。

3、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述电源所供给的上述交流电流的频率在40kHz以上500kHz以下的范围内。

4、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

进一步包括涂敷在上述放电容器内面的萤光体，并由它将上述放电容器内所产生的紫外线变换为可视光。

5、根据权利要求第1项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述发光物质为稀有气体，该稀有气体至少从氙、氩、氪、氖、氦以及它们的混合物所构成的组合中选一来做。

6、根据权利要求第5项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

上述稀有气体中至少含有氙。

7、根据权利要求第1至6项中任一项所述的无电极放电灯的点灯器，其中：

放电开始前，上述放电容器内的压力在0.1torr以上3.0torr以下的范围内。

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