照明單元、無電極低(氣)壓放電燈，及用於照明單元的放電容器的製作方法

2023-12-09 00:08:11

專利名稱：照明單元、無電極低(氣)壓放電燈，及用於照明單元的放電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種照明單元，它包括有放電容器(Vessel)的無電極低(氣)壓放電燈。該容器以氣密方式包圍放電空間，該放電空間包括電離的填充物，並具有一凹進部分和一外殼部分，它對放電容器中產生的輻射具有滲透性。同時凹進部分面對放電空間的表面塗有發光層。在凹進部分還有用於在放電空間獲得並維持放電的裝置，此裝置包括在放電空間產生電場的構件。此外照明單元還有為所說裝置供電的供電單元。
本發明還涉及用於照明單元的無電極低壓放電燈。
本發明也涉及用於照明單元的放電容器。
這裡的述語「無電極低壓放電燈」在下面也稱作燈，在本發明的說明和權利要求書中被理解為低壓放電燈。這種燈中，在放電空間不出現電極。然而，作為電極，它可能呈現在放電空間之外。
如上所述的照明單元可從US4,710,678中得知。在此已知的照明單元中，供電單元被容留並緊固到燈的放電容器上。放電容器面對放電空間的表面整個覆以發光層，並有以汞構成的填充物。具有初級繞組和次級繞組的線圈繞在軟磁材料的芯子上，形成用於獲得並維持放電的裝置。當照明單元被開啟，引燃電壓加到線圈的初級繞組以產生電場，觸發放電。在正常工作期間，線圈的磁場維持此放電。對周圍及電力幹線的電磁幹擾被次級繞組抵銷。
此已知照明單元的缺點是為觸發放電要求相當高的引燃電壓，特別是當單元較長時間停止工作之後。這種要求對供電單元有影響，並且燈部件的絕緣也要相應地提高。
本發明的目的是提供一種在開始章節所描述的照明單元，它的引燃相當容易，並且結構簡單。
根據本發明，為此目的的照明單元其特徵在於凹進部分的發光層被分成相互分離的區域，使人意外的是，在根據本發明的照明單元中，比較低的引燃電壓就能滿足。可能的解釋如下照明單元關斷的瞬間，從放電空間來的正電荷載流子如離子化的填充混合物和負電荷載流子如電子，在再次碰撞發光層後呈現在發光層上。由於電場在放電空間具有優勢，正和負電荷載流子不是均等地分布在凹進部分的發光層上，於是發光層上某些區域正電荷載流子佔優勢，另一些區域負電荷佔優勢。由於本發明的發光單元中這些區域相互分開。正與負電荷粒子在區域間的再結合被強行阻止，結果，在發光層上電荷保留更長的時間。
引燃燈時，呈現在發光層上的電荷載流子，在放電空間佔有優勢的電場的影響下比較容易游離(be freed)，並形成一初始電子源，於是引燃電壓可以相當低。按照本發明此措施不需要額外的部件。
一個有吸引力的實施例特徵在於，此裝置包括一線圈，它由電導體的繞組提供，工作期間，此線圈同時產生電場和磁場，電場能觸發放電並在工作期間產生壁電荷(wall charge)，而磁場用於維持放電的進行。
在一實際的實施例中，線圈包括按鐵心形狀彎成的繞組部分，例如環繞著軟磁材料構成的環形磁芯繞制，同時繞組的各個端頭引到發光層的各個區域。
按照本發明的燈的實施例可獲得非常有意義的結果，其特徵在於這繞組是沿縱向軸的螺旋線，發光層的區域安排成沿所說縱軸的方向，繞組例如環繞軟磁材料芯子做成，另外也可以沒有磁芯。
一個有吸收力的實施例特徵在於，其構件包括第一和第二電極，它延伸每個與發光層的各個區域相鄰。此電極能產生電場，以觸發並維持放電。藉助此電極可能進一步增加燈中的電場強度。其中這裝置還包括一線圈，這樣，不僅在照明單元關斷時大量的壁電荷能保持，而且在開啟時電荷還能更容易游離。
按照本發明的照明單元的光源，例如可放置在緊固到放電容器上並且還支承燈罩的支架中。這種照明單元適合於替換白熾燈，作為改變，放電容器可拆卸地固定到支架上，以便前者工作中能被本發明另外的放電容器取代，例如不同色溫輻射光的放電容器。另外，根據本發明一種照明單元可以用，例如，本發明的無電極低壓放電燈和供電單元的組件形成，其中燈可通過例如同軸電纜連接到供電單元上。
參照附圖，這些和其它方面將做出更詳盡的說明。其中

圖1示出照明單元的第一實施例，部分以正視圖，部分以縱向剖面示出，供電單元作原理性示出，圖2所示是第二實施例燈的縱剖示圖，圖2A是取自圖2中IIA-IIA的橫斷面圖，圖3示出第三實施例的燈，部分以正視圖，部分以縱向剖面示出，圖4是圖解示出測試安排，其中包括了第四實施例的燈，圖4A原理性顯示了作為時間函數的兩個量的值，以及圖5和圖6分別顯示本發明的和已知的燈的量測結果，示於圖1的照明單元包括無電極低壓放電燈10，其中有一包圍放電空間21的放電容器20，放電空間以氣密方式包含有的離子化填充物。填充物包括汞和填充壓33巴的氬氣。利用汞與鉍銦合金的主混合物，在正常工作期間，汞的蒸氣壓得以穩定，並且汞與銦的輔混合物存在於放電容器20中。另外，放電空間21可以包括例如單一的稀有氣體，如氙氣。放電容器20具有管形的凹進部分22，它在變寬端22A與外殼部分23相聯，此外殼部分23對放電容器20產生的輻射是可滲透的。裝置30處在凹進部分22中，用於觸發和維持放電空間21的放電。此裝置30包括構件31用以在放電空間21產生電場。朝向放電空間21的放電容器20的整個表面區域24提供有發光層25，它由80％的由三價銪激活的釔氧化物和20％的以三價鋱作為激活劑的鈰—鎂鋁酸鹽組成。照明單元還包括為裝置30供電的供電單元40。
凹進部分22上的發光層25分成互相分開的區域25A-25D，在所說的區域25A-25D發光層的塗層重量為7mg/cm2。
所示實施例中，裝置30包括線圈32，它具有電導體繞組33(此後叫做初級繞組)。同時線圈32形成一構件31用以在放電空間21產生電場，此時初級繞組33是沿縱軸35的螺旋線，而發光層25的區域25A-25D沿縱軸35的方向排列。區域25A-25D各長1cm並且相互以0.5em的間隔隔開。初級繞組33的端頭33A、33B通過第一和第二電流供應導體42A、42B，聯到供電源40的第一和第二輸出端子41A、41B。導體42A、42B分別形成同軸電纜的芯線和外導體。在工作期間，高頻電壓出現在輸出端子41A、41B之間，第二輸出端子41B相對於地沒有高頻電壓變化。另外，線圈32還有次級繞組34(圖中用虛線表示)，它的第一端34A聯到電源供給40的第二輸出端子41B，同時它還有第二懸空端34B。供電源單元40通過輸入端子P和N聯到電力幹線上。
圖2和2A中，與圖1中相對應的元件其參照號高出100。按照本發明的燈110的實施例顯示在此，第一和第二電極136A、136B每個都伸進凹進部分122，與發光層125的相應區域125A、125B相鄰。所示實施例中，凹進部分122的發光層125分成二個半園柱區域125A、125B。發光層125隱藏在凹進部分122後面的區域125A、125B的邊緣已經用虛線表示了。在工作期間，電極136A、136B之間得到高頻電壓差。本實施例所示電極136A、136B，從變寬端122A向遠離端122B方向延伸，電極136A、136B例如每個聯接到線圈132的初級繞組133的一端。僅為了清楚起見，線圈132已在圖2A中示出。
根據本發明另一燈210的實施例示於圖3。與圖1中相對應的元件其參照號高出200。在圖3的實施例中，線圈232包括按鐵芯部分的形狀彎曲成的繞組233。繞組233繞在環形的軟磁材料的磁芯237上，繞組233的每個端頭233A、233B直接聯到發光層225的相關區域225A、225C，遮擋在凹進部分222後面的發光層225的各區域邊緣在圖上用虛線表示。
根據圖1的實施例，帶有放電容器320的燈310的引燃特性，通過圖4所示的測試安排而測出。在圖4中，與圖1中相對應的元件其參照號高出300。在測試安排中，第一和第二電極336A、336B裝在放電容器320的凹進部分322中。電極336A、336B做成高為5mm的環結構。第一個環336A放在凹進部分322的鄰近變寬端322A處，而第二個環336B鄰近該處的遠端322B。第一和第二環336A、336B的邊沿對著放置，有一30mm的間隔。電極336A、336B上出現電壓差，並產生電場。此電場類似於圖1的燈中線圈32產生的電場，在所示的測試安排中，直流電壓源U通過開關S和10MΩ的電阻R連接到電極336A、336B。5pf的電容C分路電極336A、336B。
在測量時，每個燈放在遮光的腔體中。在量測引燃電壓之前，燈曾靠供電工作了五分鐘，接著停止工作某一周期，即暗周期(td)，在暗周期消逝後開關S被閉合，出現在電容C和電極336A、336B兩端的電壓差及時上升，電壓V的過渡和電極336A、336B的電流I作為開關S(見圖4A)閉合後消逝的時間的函數被測得。引燃電壓(Vign)是在放電空間321發生擊穿的瞬間造成電流脈衝突變時，跨越電極336A、336B的電壓。
測得的引燃電壓(Vign)作為暗周期(td)的函數示於圖5。從此圖上顯然可見，按照本發明的燈以大約400V和1300V之間的單次引燃脈衝電壓而引燃，也包括此燈已停止工作超過400小時之後。
對於已知燈，以同樣的方式測得引燃電壓(Vign)作為暗周期(td)的函數。該已知燈的凹進部分設置有未中斷的發光材料層。對於高達200小時的暗周期(td)，已知燈的引燃電壓(Vign)處在大約500到2000V之間(見圖6)。對於暗周期長於400小時，在三分之二的情況下，單次引燃脈衝已不足以觸發。在此情況下，僅屬於第一有效引燃脈衝的量測點被繪在圖上，此點相對於水平軸取其鏡像。
權利要求
1.一種照明單元，它包括無電極低(氣)壓放電燈(10)，具有放電容器(20)，它包圍一放電空間(21)，空間中以氣密方式含有的電離的填充物，還有一凹進部分(22)和一外殼部分(23)，它對放電容器(20)中產生的輻射是可滲透的，並且，凹進部分(22)的朝向放電空間(21)的表面設置有發光層(25)，裝置(30)處在凹進部分(22)中，用於獲得和維持放電空間(21)的放電，此裝置(30)包括構件(31)用以在放電空間(21)產生電場，另外，照明單元(40)還有一供電電源用於對所說裝置(30)供電，該照明單元的特徵在於其凹進部分(22)上的發光層(25)是分成相互隔開的區域(25A-25D)。
2.按照權利要求1的照明單元，其特徵在於裝置(30)包括線圈(32)，它有電導體的繞組(33)。
3.按照權利要求2的照明單元，其特徵在於繞組是沿著縱軸(35)的螺旋線，發光層(25)的區域(25A-25D)沿所說縱軸(35)的方向排列。
4.按照權利要求2的照明單元，其特徵在於線圈(232)包括彎成環形鐵心部分的形狀的繞組(233)，它的端頭(233A、233B)直接聯到發光層(225)的各個區域(225A、225C)。
5.按照上面任何一項權利要求的照明單元，其特徵在於構件(131)包括第一和第二電極(136A、136B)，它延伸於發光層(125)的相鄰的各個區域(125A、125B)。
6.按照權利要求1到5中任一權利要求所限定的無電極低壓放電燈，它用於各權利要求項所要求的照明單元。
7.按照權利要求1所限定的放電容器，它用於各權利要求項所要求的照明單元。
全文摘要
按照本發明的一種照明單元，它包括有放電容器(20)的無電極低(氣)壓放電燈(10)，該容器有以氣密方式包圍電離的填充物的放電空間(21)。放電容器(20)具有一凹進部分(22)和一外殼部分(23)，它發射放電容器(20)中產生的輻射。裝置(30)放置在凹進部分(22)中，用於觸發並維持放電空間(21)中的放電。裝置(30)包括一構件(31)用於在放電空間產生電場。凹進部分(22)在面對放電空間(21)的表面上設置有發光層(25)，它被分成相互隔離的區域25A-25D。照明單元還包括供電單元(40)用以向裝置(30)供電。按照本發明的照明單元的燈(10)具有相當低的引燃電壓。
文檔編號H01J61/16GK1139992SQ95191421
公開日1997年1月8日 申請日期1995年9月28日 優先權日1994年10月19日
發明者H·J·G·吉倫 申請人:菲利浦電子有限公司