專利名稱：無電極放電燈的點燈器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無電極放電燈的點燈器。
背景技術(shù)：
由于無電極放電燈(又稱無電極低壓放電燈)具有壽命長、效率高這樣優(yōu)越的特性，壽命長即可節(jié)資，效率高即可節(jié)能。因此，從環(huán)境保護的角度來看，近年來它在照明界備受注目。下面，參考圖2，對已往的無電極低壓放電燈的點燈器進行說明。
圖2示出了已往的無電極低壓放電燈的點燈器的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如此之無電極低壓放電燈的點燈器，例如，已被公開在日本國特開昭58-57254號公報中。
圖2所示的無電極低壓放電燈的點燈器，包括封入有發(fā)光金屬與稀有氣體的放電容器21、涂在放電容器21內(nèi)面的螢光體22以及插在放電容器21的凹入部21a內(nèi)的磁芯線圈23。螢光體22將放電容器21內(nèi)所產(chǎn)生的紫外線變換為可視光，磁芯線圈23由含有鐵氧體等磁性材料的棒狀磁芯23a與線圈23b構(gòu)成。磁芯線圈23的棒狀磁芯23a的中心軸(圖中斜線所示部分)上有由熱傳導(dǎo)材料制成的棒狀構(gòu)件26，該棒狀構(gòu)件26的功能為將燈工作時磁芯線圈23上所產(chǎn)生的熱放出并抑制該發(fā)熱。
放電容器21由金屬殼25支持著，設(shè)在放電容器21的凹入部21a的棒狀構(gòu)件26與金屬殼25互相連結(jié)。之所以采用如此之結(jié)構(gòu)，是想將磁芯線圈23的熱通過棒狀構(gòu)件26從金屬殼散掉，而將磁芯線圈23的發(fā)熱降到最低限度。金屬殼25內(nèi)有將高頻交流電流供給線圈23b的電源24。也就是說，在該結(jié)構(gòu)下，交流磁場由磁芯線圈23利用來自電源24的高頻交流電流而產(chǎn)生。另外，在金屬殼25的一部分(下部)上設(shè)有燈頭27。
其次，將說明圖2所示的無電極低壓放電燈的點燈器的工作情況。
首先，磁芯線圈23借助電源24供向線圈23b的高頻交流電流而在放電容器21內(nèi)產(chǎn)生交流磁場，于是，在放電容器21內(nèi)產(chǎn)生抵消該交流磁場的交流電場。此交流電場反復(fù)激起放電容器21內(nèi)的發(fā)光金屬與稀有氣體的沖突運動，而在放電容器21內(nèi)形成等離子體。由等離子體射出紫外線，該紫外線又由螢光體22變換為可視光，該可視光向放電容器21外部照射，圖2所示的無電極低壓放電燈的點燈器就這樣發(fā)光。
在以上的工作過程中，由于由供給線圈23b的交流電流而發(fā)生的損失所造成的發(fā)熱和由等離子體的熱傳導(dǎo)所造成的發(fā)熱，而使磁芯線圈23不得不在相當(dāng)?shù)母邷叵鹿ぷ?。再者，放有磁芯線圈23的放電容器21的凹入部21a為封閉空間，熱量很容易充滿且又散不出去，因此，必須對無電極低壓放電燈的點燈器采取散熱措施。日本國特開昭58-57254號公報中所公開的散熱措施為將為熱傳導(dǎo)材料的棒狀構(gòu)件26插在棒狀磁芯23a的中心軸上，且將該棒狀構(gòu)件26與金屬殼25連結(jié)起來。這樣，磁芯線圈23上的熱便可經(jīng)由棒狀構(gòu)件26從金屬殼25散掉。
在上述已往的結(jié)構(gòu)下，有必要使用熱傳導(dǎo)性良好的材料做棒狀構(gòu)件26，不難想象一般是使用金屬。在由金屬構(gòu)成棒狀構(gòu)件26的情況下，渦電流會由于自磁芯線圈23產(chǎn)生的磁場而產(chǎn)生在棒狀構(gòu)件26內(nèi)，最終造成損失。同樣，金屬殼25內(nèi)也有由渦電流導(dǎo)致的損失。因此，在上述已往的結(jié)構(gòu)下，有以下問題燈的效率由于所產(chǎn)生的渦電流而下降，同時還得不到充分的散熱效果；要將棒狀構(gòu)件26插到棒狀磁芯23a的中心軸上，還要將棒狀構(gòu)件26與金屬殼25連結(jié)起來，這又使結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，最終導(dǎo)致裝置變大。
還存在以下問題因?qū)⒔饘倥c稀有氣體封入并以其做發(fā)光物質(zhì)，故在從插上電源到金屬開始蒸發(fā)這一期間內(nèi)，光通量很低，且光通量上升得很慢；若周圍溫度的變動很大，金屬蒸氣氣壓的變動也很大，結(jié)果造成光通量變動很大；因金屬蒸氣氣壓的變動最終將成為等離子體電氣特性的變動，這樣，電源24就要能夠適應(yīng)很大范圍的負荷變動而使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，最終導(dǎo)致大型化；因一般是使用水銀做放射紫外線的發(fā)光金屬，而從環(huán)境保護的角度來看，又強烈要求減少水銀的使用量。
發(fā)明的內(nèi)容描述本發(fā)明是為解決上述問題而研究出來的，其主要目的在于提供一種能夠抑制磁芯線圈溫度上升的無電極放電燈的點燈器。
本發(fā)明所涉及的無電極放電燈的點燈器，包括封入有發(fā)光物質(zhì)的透明放電容器、產(chǎn)生使上述發(fā)光物質(zhì)放電的交流電磁場的磁芯線圈、以及將交流電流供向上述磁芯線圈的電源。上述磁芯線圈至少含有磁性材料，且不是被設(shè)置在上述放電容器的外側(cè)壁而是被設(shè)置在內(nèi)側(cè)，上述發(fā)光物質(zhì)至少含有稀有氣體，但不含水銀。
在某一實施形態(tài)下，上述磁芯線圈被插在上述放電容器內(nèi)所設(shè)的凹入部。
在某一實施形態(tài)下，上述電源所供給的上述交流電流的頻率在40kHz以上500kHz以下的范圍內(nèi)。
在某一實施形態(tài)下，還含有涂敷在上述放電容器內(nèi)面的螢光體，并借此將上述放電容器內(nèi)所發(fā)生的紫外線變換為可視光。
在某一實施形態(tài)下，上述發(fā)光物質(zhì)為稀有氣體，且至少從由氙、氬、氪、氖、氦及它們的混合物所組成的組合中選一作上述稀有氣體。
最好是上述稀有氣體中至少含有氙。
在某一實施形態(tài)下，開始放電以前，上述放電容器內(nèi)的壓力在0.1torr以上3.0torr以下的范圍內(nèi)。
附圖的簡單說明

圖1示出了本發(fā)明的實施形態(tài)所涉及的無電極放電燈的點燈器的結(jié)構(gòu)。
圖2示出了已往的無電極放電燈的點燈器的結(jié)構(gòu)。
實施發(fā)明的最良形態(tài)本發(fā)明是這樣誕生的，本案發(fā)明人在磁芯線圈不設(shè)在放電容器外側(cè)壁而設(shè)在內(nèi)側(cè)的無電極放電燈的點燈器(無電極低壓放電燈的點燈器)中的放電容器內(nèi)，封入稀有氣體(例如，氙)，而沒封入水銀作發(fā)光物質(zhì)，然后一點燈，驚奇的發(fā)現(xiàn)這樣能夠抑制磁芯線圈溫度上升，因此而有了本發(fā)明。下面，參考附圖，說明本發(fā)明的實施形態(tài)。需提一下，本發(fā)明并不限于以下實施形態(tài)。
圖1示意地示出了本發(fā)明的實施形態(tài)所涉及的無電極低壓放電燈的點燈器的結(jié)構(gòu)。
本實施形態(tài)的無電極低壓放電燈的點燈器，包括封入有發(fā)光物質(zhì)的透明放電容器1、產(chǎn)生使放電容器1內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)放電的交流電磁場的磁芯線圈3、以及將交流電流供向磁芯線圈3的電源4。磁芯線圈3至少含磁性材料，而且它不是被設(shè)置在放電容器1的外側(cè)壁而是被設(shè)置在內(nèi)側(cè)。放電容器1內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)至少含有稀有氣體，但不含水銀。
發(fā)光物質(zhì)，舉例說，可只用含有稀有氣體的氣體，該稀有氣體可使用氙、氬、氪、氖或氦。此外，也可使用上述氣體的混合物。從發(fā)光效率的角度來看，最好是所使用的該氣體中至少含有氙。在本實施形態(tài)中，放電開始前，放電容器1內(nèi)的壓力，舉例說，在0.1torr以上3.0torr以下(13.33Pa以上400Pa以下)的范圍內(nèi)。
在放電容器1的內(nèi)面涂敷螢光體2，放電容器1內(nèi)發(fā)生的紫外線經(jīng)螢光體2被變換為可視光。螢光體(螢光體層)2的厚度，舉例說，在50μm左右。需提一下，本實施形態(tài)中的放電容器1的厚度在0.8mm左右；放電容器1例如由鈉玻璃構(gòu)成；放電容器1的高度在65mm左右；放電容器1的容積在160cm3左右。
磁芯線圈3，由將磁性材料(例如鐵氧體等)做成大致棒狀形狀的棒狀磁芯3a與線圈(例如銅線)3b構(gòu)成。磁芯線圈3被插在放電容器1中心部所設(shè)的凹入部1a內(nèi)，磁芯線圈3的線圈3b與電源4保持電連接。此外，在本說明書中，放電容器1的外側(cè)壁，指的是取光一側(cè)的壁，而凹入部1a并不位于取光一側(cè)，故凹入部1a不屬于放電容器1的外側(cè)壁。
電源4向磁芯線圈3供給例如范圍在40kHz以上500kHz以下的交流電流。此外，本實施例形態(tài)的電源4中也包括點燈回路。電源4被設(shè)置在殼5中，殼5例如由PBT構(gòu)成。殼5支持著放電容器1，在與放電容器1相反的一側(cè)設(shè)有燈頭7。燈頭7與電源4保持電連接。此外，在本實施形態(tài)的無電極低壓放電燈的點燈器中，放電容器1、磁芯線圈3及電源4(及燈頭7)構(gòu)成為一體。
下面，說明結(jié)構(gòu)如圖1所示的無電極低壓放電燈的點燈器的工作情況。
首先，由磁芯線圈3利用電源4供給線圈3b的交流電流產(chǎn)生交流磁場。所產(chǎn)生的交流磁場又使放電容器1內(nèi)產(chǎn)生電場，放電容器1內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)在該電場的作用下反復(fù)激起加速沖突而產(chǎn)生紫外線。所產(chǎn)生的紫外線又經(jīng)螢光體2變換為可視光，最后該可視光由放電容器1的外側(cè)壁射出來。因此，發(fā)光原理基本上與以前的技術(shù)相同，但在本實施形態(tài)的無電極低壓放電燈的點燈器中，發(fā)光物質(zhì)中不含水銀。
分別測量了在圖1所示的結(jié)構(gòu)下，放電容器1內(nèi)所封入的主要發(fā)光物質(zhì)為水銀時(比較例)，為氬時，及為氙時，磁芯線圈3的最高溫度與流經(jīng)線圈3b的電流、電壓，實驗結(jié)果如表1所示。實驗條件為供給線圈3b的頻率為100kHz，供向放電容器1的功率約為30W。表1

象比較例那樣，在封入了水銀作發(fā)光物質(zhì)(發(fā)光金屬)的情況下，磁芯線圈3的最高溫度為240℃。此時，在點燈后一個小時這樣的一個短時間內(nèi)即熄燈。之所以熄燈，是因為所使用的磁性材料3b的居里點為240℃，而使電感減少而產(chǎn)生不了磁場之故。與此相對，在封入了氙或氬等稀有氣體的情況下，磁芯線圈3的最高溫度可下降30℃～40℃，而不致熄燈。
要想在封入了水銀(比較例)的情況下使燈不滅，就必須設(shè)置散熱構(gòu)件以使磁芯線圈3的溫度下降。在封入了氙或氬之類的稀有氣體(本實施形態(tài))的情況下，可使磁芯線圈3的最高溫度比封入了水銀的情況下低30℃～40℃，故可不用散熱構(gòu)件。就是在使用了居里點低的磁性材料等時，出現(xiàn)了必須進一步降低磁芯線圈3的溫度的情況，那么，在封入了氙或者氬的本實施形態(tài)下，只要使用一結(jié)構(gòu)簡單的散熱構(gòu)件就足夠了。
磁芯線圈3的溫度之所以在封入水銀和不封入水銀的情況下不同，是由于流經(jīng)線圈3b的電流不一樣之故。亦即，封入氙時流過線圈3b的電流(1.2A)及封入氬時流過線圈3b的電流(1.7A)，都比封入水銀時(2.4A)的要小，而使線圈3b上由銅損引起的熱，在封入了氙或氬的情況下比封入了水銀的情況下低的緣故。
雖然流過線圈3b的電流下降的要因還不十分明確，但本案發(fā)明人這樣推論放電容器1內(nèi)所發(fā)生的等離子體阻抗是造成該電流下降的主要原因。對該推論加以詳細說明。因封入物質(zhì)的粒子直徑，在僅封入了稀有氣體的情況下比封入了水銀和稀有氣體的情況下小，而使等離子體內(nèi)粒子的沖突截面積變小。截面積變小后，等離子體阻抗(等離子體電阻)就減小，結(jié)果是等離子體電壓下降。此處，若將放電容器1內(nèi)所發(fā)生的等離子體例如看成1匝線圈，則圖1所示的結(jié)構(gòu)就可看成是由1匝線圈與N匝磁芯線圈3組成的變壓器(匝數(shù)比為1∶N的變壓器)。這樣，放電容器1內(nèi)的等離子體電壓一下降，線圈3b上的電壓就隨著下降，線圈3b上的電壓一下降，流過線圈3b的電流也就下降，結(jié)果，線圈損失(銅損I2R)得到了抑制，最終是磁芯線圈3的溫度下降。
此外，因可以使在封入了稀有氣體的情況下，生成在線圈3b上的電壓下降，故可將電源4所產(chǎn)生的電壓抑制得很低。這樣，就較易采取使電源4和磁芯線圈3絕緣的絕緣措施，而可以使電源4/磁芯線圈3小型化。特別是在象本實施形態(tài)這樣的放電容器1、磁芯線圈3及電源4構(gòu)成為一體的結(jié)構(gòu)下，小型化的效果更大。
再者，在封入了水銀的情況下，具有以下性質(zhì)從剛剛點燈到燈達到額定功率這一期間內(nèi)，水銀蒸氣的氣壓隨著放電容器1的溫度的上升而增大，光通量上升得很慢；由于等離子體阻抗也在變動，由此引起的流過線圈3b的電流、所產(chǎn)生的電壓也有很大的變動；光通量、線圈3b上的電壓、電流也隨著周圍溫度的變動而變動。與此相對，在本實施形態(tài)這樣的只封入稀有氣體的情況下，可使放電容器1內(nèi)的壓力的變動特別小。因此，可使光通量上升得很快，而得到一定的不受周圍溫度影響的光通量。此外，線圈3b的電壓、電流的變動也小了，結(jié)果，電源4的設(shè)計也容易了，電源4的結(jié)構(gòu)也可以簡單了。
此外，在無電極低壓放電燈的點燈器中，有將磁芯線圈3纏繞在放電容器1外側(cè)這樣的外繞磁芯線圈方式，當(dāng)為外繞磁芯線圈方式時，因磁芯線圈3與外氣接觸，故磁芯線圈的溫度上升原本就不成什么問題。另外，因在本實施形態(tài)中，在封閉空間(凹入部1a)中設(shè)有磁芯線圈3，故有一大優(yōu)點，即在一個很簡單的構(gòu)造下就能有效地抑制磁芯線圈3的溫度上升。
在本實施形態(tài)中，將由電源4供向線圈3b的交流電流的頻率設(shè)定在40kHz～500kHz的范圍內(nèi)。之所以將其設(shè)定在這樣的范圍內(nèi)，是因為在這一范圍下能夠很好地使線圈3b的銅損下降，進而使磁芯線圈3的溫度下降的緣故。亦即，設(shè)在40kHz以上，可使流過線圈3b的電流不會太大；設(shè)在500kHz以下，又可使線圈3b的表皮電阻不會太大。換言之，將其設(shè)定在40kHz～500kHz的范圍內(nèi)，來有效地防止磁芯線圈3上的銅損增大，從而不使磁芯線圈3的溫度上升。
最好在放電開始之前，放電容器1內(nèi)的壓力在0.1torr～3.0torr(13.33Pa～400Pa)的范圍內(nèi)。因為在0.1torr～3.0torr的范圍內(nèi)，能夠在生成在線圈3b上的電壓在1kV以下時就讓其開始放電。亦即，若讓其在未滿0.1torr或超過3.0torr的條件下開始放電，則線圈3b上的電壓要在幾千伏以上。這樣，電源4、磁芯線圈3就必須使用耐高壓部件。將開始放電時的電壓抑制在1kV以下，則有以下優(yōu)點，即能夠使用小型的通用電子配件，更容易使裝置小型化。
此外，因在本實施形態(tài)的無電極低壓放電燈的點燈器中，只使用無害的稀有氣體，根本不需要使用水銀作發(fā)光物質(zhì)，故從保護環(huán)境的角度來看，它也是一理想的放電燈的點燈器。需提一下，在本實施形態(tài)中，示出的是放電容器1、磁芯線圈3與電源4構(gòu)成為一體的情形，但并不限于此。將電源4分離開，也同樣能夠使磁芯線圈3的溫度下降，進而使生成在磁芯線圈3上的電壓下降。再者，發(fā)光物質(zhì)并不限于氬、氙，也可使用其它的稀有氣體，如氪、氖、氦以及這些稀有氣體的混和物。
發(fā)明在工業(yè)上的應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明，因不用在放電容器內(nèi)封入水銀，卻至少封入稀有氣體做發(fā)光物質(zhì)，故能提供一種可抑制磁芯線圈溫度上升的無電極放電燈的點燈器。在本發(fā)明所涉及的無電極放電燈的點燈器中，完全可以不使用散熱構(gòu)件；因在使用稀有氣體作發(fā)光物質(zhì)的情況下，可使等離子體的負荷變動很小，故可使電源結(jié)構(gòu)簡單，從而使點燈器小型化；能夠得到一定的不受周圍溫度影響的光通量，可使光通量上升得很快；僅使用無害的發(fā)光物質(zhì)就可以了，所以從環(huán)境保護的角度來看，這也是很理想的。這樣的無電極放電燈的點燈器，適于被應(yīng)用在例如自我鎮(zhèn)流型螢光燈等上。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1、(修正)一種無電極放電燈的點燈器，包括封入了發(fā)光物質(zhì)的透明放電容器、產(chǎn)生使上述發(fā)光物質(zhì)放電的交流電磁場的磁芯線圈、以及供給上述磁芯線圈交流電流的電源，其中上述磁芯線圈至少含有磁性材料，且不被設(shè)置在上述放電容器的外側(cè)壁而被設(shè)置在內(nèi)側(cè)，上述電源所供給的上述交流電流的頻率在40kHz以上500kHz以下的范圍內(nèi)，上述發(fā)光物質(zhì)至少含有稀有氣體，但不含水銀。
2、根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述磁芯線圈被插在上述放電容器內(nèi)所設(shè)的凹入部。
3、(刪除)4、根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中進一步包括涂敷在上述放電容器內(nèi)面的螢光體，并由它將上述放電容器內(nèi)所產(chǎn)生的紫外線變換為可視光。
5、根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述發(fā)光物質(zhì)為稀有氣體，該稀有氣體至少從氙、氬、氪、氖、氦以及它們的混合物所構(gòu)成的組合中選一來做。
6、根據(jù)權(quán)利要求第5項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述稀有氣體中至少含有氙。
7、根據(jù)權(quán)利要求第1至6項中任一項所述的無電極放電燈的點燈器，其中放電開始前，上述放電容器內(nèi)的壓力在0.1torr以上3.0torr以下的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無電極放電燈的點燈器，包括封入了發(fā)光物質(zhì)的透明放電容器、產(chǎn)生使上述發(fā)光物質(zhì)放電的交流電磁場的磁芯線圈、以及供給上述磁芯線圈交流電流的電源，其中上述磁芯線圈至少含有磁性材料，且不被設(shè)置在上述放電容器的外側(cè)壁而被設(shè)置在內(nèi)側(cè)，上述發(fā)光物質(zhì)至少含有稀有氣體，但不含水銀。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述磁芯線圈被插在上述放電容器內(nèi)所設(shè)的凹入部。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述電源所供給的上述交流電流的頻率在40kHz以上500kHz以下的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中進一步包括涂敷在上述放電容器內(nèi)面的螢光體，并由它將上述放電容器內(nèi)所產(chǎn)生的紫外線變換為可視光。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述發(fā)光物質(zhì)為稀有氣體，該稀有氣體至少從氙、氬、氪、氖、氦以及它們的混合物所構(gòu)成的組合中選一來做。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項所述的無電極放電燈的點燈器，其中上述稀有氣體中至少含有氙。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1至6項中任一項所述的無電極放電燈的點燈器，其中放電開始前，上述放電容器內(nèi)的壓力在0.1torr以上3.0torr以下的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明為一無電極放電燈的點燈器,包括:封入有發(fā)光物質(zhì)的透明放電容器(1)、產(chǎn)生使發(fā)光物質(zhì)放電的交流電磁場的磁芯線圈(3)、以及將交流電流供向磁芯線圈(3)的電源(4)。磁芯線圈(3)至少含磁性材料,且它不是被設(shè)置在放電容器(1)的外側(cè)壁而是被設(shè)置在內(nèi)側(cè),發(fā)光物質(zhì)至少含有稀有氣體,但不含水銀。
文檔編號H01J65/04GK1321331SQ00801957
公開日2001年11月7日 申請日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月18日
發(fā)明者宮崎光治, 倉地敏明, 竹田守, 關(guān)勝志, 趙永載 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社