[发明专利]无电极灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种电灯，特别涉及在20kHz-1MHz的频率工作的无电极灯。

背景技术

近来市场上已经引入了一种无电极荧光灯，用于室内、户外、工业上和商业上的应用。无电极灯的优点是除去了作为常规荧光灯的寿命限制因数的内部电极和加热灯丝。因此，无电极荧光灯的寿命基本上高于常规荧光灯的寿命，并能达到100000小时。

市场上引入的由通用电器公司(“Genura”)  制造的无电极荧光灯在2.65MHz的频率工作并用于室内一般照明。这种灯代替了R30白炽灯并具有在23W总功率的1100流明光输出。该Genura灯的寿命为15000小时，比白炽灯的寿命长。该Genura灯的缺点是原始成本高，部分原因是由于需要防止电磁干扰，还有部分原因是由于在2.65MHz工作的电路成本。如果无电极荧光灯在100kHz的低频工作，则可以克服这两个缺陷。

在由Popov等人申请的美国专利申请US 09/083820和由Chamberlain等人申请的US 09/303951(本申请人要求该美国专利的优先权并且该专利的代理人与本申请的代理人相同)中介绍了在50-500kHz的低频工作的无电极荧光灯。这些灯采用了由MnZn材料制成的铁氧体磁芯、编织(Litz)线和从凹腔壁和铁氧体磁芯除去热量并将热量传输到灯固定器上的铝冷却结构。铝冷却结构包括在铁氧体磁芯内部的铝筒和焊接到灯固定器上的铝基座。发现这种方法和构形对于保持铁氧体磁芯的温度在居里点以下非常有效。

然而，在很多灯应用中(例如常规白炽灯的代替品)，大的和重的金属(铝或铜)灯座由于其大的尺寸和重量而不合适。而且，白炽灯的代替品需要使用应该与灯座耦合的爱迪生式灯座。另外，灯座的直径不应当大于为60mm的白炽灯泡的直径。

铁氧体磁芯靠近金属底座将产生对金属底座的磁场干扰，导致线圈/铁氧体磁芯功率损失增加。实际上，由线圈产生的磁场在金属底座中感应涡流，产生功率损失并降低组合线圈/结构质量因数Q。结果是，灯功率效率以及效力降低了。

需要在灯座内部将灯驱动器和灯匹配网络结合并将它们与爱迪生式灯座耦合，这使冷却排放结构更复杂。实际上，灯座内部的温度不应该超过-100□C以提供驱动器部件的完整性。采用能承受更高温度的部件将导致驱动器的成本更高，因而灯的成本也高了。

发明内容

本发明包括无电极荧光灯，该灯包括含有放电气体填充物(例如惰性气体和汞蒸汽的混合物)的玻璃外壳。铁氧体磁芯和由编织线制成的感应线圈设置在凹腔内部。冷却结构包括设置在凹腔内部的金属(铝、铜)管和利用具有高导热性的材料热耦合到爱迪生式灯座上的陶瓷筒。

本发明的目的是提供保持铁氧体磁芯温度在居里点以下的冷却结构。

本发明的又一目的是提供在放置驱动器和匹配网络的灯座的内部的低温T＜100□C。

本发明的另一目的是提供在冷却结构中和在灯座中的低功率损失，以便提供高灯功率效率和效力。

本发明再一目的是设计在100Hz的低频具有高质量因数的线圈，以便提供低线圈功率损失和高灯功率效率。

本发明另外的目的是提供能在100kHz工作因而导致总的低成本系统的无电极荧光灯。

附图的简要说明

图1A和图1B是本发明第一实施例的截面图，示出了具有金属管和金属筒的无电极紧凑型荧光灯。

图2A和2B是表示金属管8的顶部边缘如何设置的视图。

图3A、3B和3C表示在磁芯7附近由磁性材料盘产生的磁场的变形。

图4是本发明第二实施例的截面图，示出了具有金属管和陶瓷“裙部”的无电极紧凑型荧光灯。

图5是表示铁氧体磁芯和其中放置驱动器的包封区域的起动温度的曲线。

图6是表示对于三个驱动频率：101kHz、135kHz和170kHz的作为总灯功率的函数的线圈/铁氧体磁芯功率损失的曲线。

图7是表示对于图1A中所示的冷却结构作为驱动频率的函数且RF功率为23W的灯功率效率和效力的曲线。

实施本发明的最佳方式

参见图1A，由玻璃制成的球形外壳1具有凹腔2，其中排气管3位于凹腔2内部并在其轴向上(或可能偏离轴向)。排气管3从外壳底部4延伸。填充惰性气体(氩、氪等)的压力为0.1-5乇(13.3Pa-665Pa)。图1B是沿着A-A’线截取的图1A中所示的无电极荧光灯的截面图。