專利名稱：無電極燈及其燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無電極燈，具體地說，涉及一種用于無電極燈的燈泡，在所述無電極燈中充填有用于形成等離子區(qū)的放電材料。


圖1表示常用無電極燈的方框圖。
如圖所示，常用無電極燈包括微波發(fā)生器10，利用提供的外部電力(未示出)而產(chǎn)生微波或無線頻率的能量；與微波發(fā)生器10連接的波導(dǎo)管20，用于傳送在微波發(fā)生器10中產(chǎn)生的微波；具有內(nèi)部空腔的諧振裝置30，可通過把其外壁作成網(wǎng)式結(jié)構(gòu)而對穿過波導(dǎo)管20傳送的微波進(jìn)行諧振；以及安裝在諧振裝置30的內(nèi)部空腔中的燈泡40，用于利用微波進(jìn)行激活時(shí)發(fā)射光線。
另一方面，燈泡40包括能夠使光線透過的外殼，和填充在外殼內(nèi)的填充材料，所述充填材料用于利用微波形成等離子區(qū)，并利用包含氬氣等的緩沖氣體發(fā)射外殼中的光線。
還有，燈泡40與從轉(zhuǎn)動馬達(dá)51伸出的轉(zhuǎn)動軸52連接，所述轉(zhuǎn)動馬達(dá)安裝在諧振裝置30的外部，從而可以進(jìn)行冷卻轉(zhuǎn)動。
下面說明具有上述結(jié)構(gòu)的常用無電極燈的工作過程。
當(dāng)通電時(shí)，微波發(fā)生器10產(chǎn)生微波，通過波導(dǎo)管20傳送到諧振裝置30的微波激活填充在燈泡40中的填充材料，形成等離子區(qū)，進(jìn)而發(fā)射光線。
這時(shí)，在燈泡內(nèi)形成等離子區(qū)時(shí)，燈泡40產(chǎn)生許多熱量，并隨著轉(zhuǎn)動馬達(dá)51的操作而進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而把燈泡40冷卻下來。
另一方面，依據(jù)填充在燈泡40中的充填材料和緩沖氣體的不同，無電極燈具有不同的特性。具體地說，依據(jù)填充在燈泡40中的緩沖氣體的不同，光線發(fā)射效率、能量效率、初始發(fā)光、再次發(fā)光時(shí)間和穩(wěn)定性也不同。
另外，當(dāng)停止發(fā)光時(shí)，常用無電極燈只能在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間(幾十秒鐘至幾分鐘)之后才能再次發(fā)光。這樣會使燈泡中的中性氣體壓力過高，從而不能保證具有對等離子區(qū)放電所需能量的足夠電子中等自由通道。
因此，為了縮短再次發(fā)光時(shí)間，曾經(jīng)嘗試這樣一種方法，即直接向燈泡內(nèi)吹強(qiáng)風(fēng)，從而降低燈泡內(nèi)的壓力。但是問題在于，由于設(shè)置了輔助裝置，就增加了成本，而且輔助裝置的可靠性、燈泡周圍空間的利用率、以及由于燈泡的彎頭而產(chǎn)生的光線陰影這樣的問題也產(chǎn)生了。
另一方面，根據(jù)用于縮短無電極燈再次發(fā)光時(shí)間的其中一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)，即美國專利US6,084,348所述，在無電極燈的燈泡中，包括第一成分，在激活高頻能量時(shí)，所述第一成分作為發(fā)射光線的顆粒成分；從氙氣和氪氣組成的一組氣體中選擇的第二成分，所述第二成分被賦予預(yù)定的分壓；以及從氬氣、氖氣和氦氣組成的一組氣體中選擇的第三成分，所述第三成分被賦予預(yù)定的分壓；并且第二成分的分壓大于第三成分的分壓。第二成分的分壓范圍為50至200托(torr)，而第三成分的壓力范圍為5至20托。
在美國專利US6,084,348所示的無電極燈中，氙氣，即第二成分在大多數(shù)最佳實(shí)施例中其發(fā)射效率相對較高。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)光初期和再次發(fā)光時(shí)很困難，因此，在發(fā)光初期，需要很大的電場，即很大的高頻能量，并且可能延長了再次發(fā)光時(shí)間，或者不能進(jìn)行再次發(fā)光。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，正如在本文中表述和廣泛說明的那樣，提供了一種用于無電極燈的燈泡，所述燈泡包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，這種填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而可降低放電電壓和縮短發(fā)光時(shí)間。
還有，提供一種用于無電極燈的燈泡，包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，這種填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，其中，所述緩沖氣體包括從由氖氣和氙氣組成的一組氣體中選擇的第一緩沖氣體以及包括氬氣的第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而可降低放電電壓和發(fā)光時(shí)間。
還有，提供一種無電極燈，包括用于產(chǎn)生微波的微波發(fā)生裝置；與微波發(fā)生裝置連接的波導(dǎo)裝置，用于傳送在微波發(fā)生裝置中產(chǎn)生的微波；與波導(dǎo)裝置連接的諧振裝置，用于諧振穿過波導(dǎo)管傳送的微波；以及安裝在諧振裝置中的燈泡裝置，用于在利用微波進(jìn)行激活時(shí)發(fā)射光線，其中燈泡裝置包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，這種填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而可降低放電電壓和發(fā)光時(shí)間。
結(jié)合附圖，從下面對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，可更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。
圖中圖1是常用無電極燈的方框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明所述，填充在無電極燈的燈泡中的緩沖氣體的壓力和啟動電壓之間的關(guān)系的曲線圖。
應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明所述無電極燈中的燈泡40包括可透過光線的外殼；以及填充在外殼中的填充材料，這種填充材料在被高頻能量和緩沖氣體激活時(shí)可發(fā)射光線，而且所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體。
外殼可呈球形或圓柱形，并且由光線透過性能良好、絕緣損失很小的材料制成，例如，一般是石英。
填充材料一般是能夠發(fā)射無電極燈所需的光線的材料、金屬鹵化物以及類似的可用作填充材料的材料。一般來說，填充材料在室溫呈固態(tài)，而在預(yù)定的溫度下，呈高壓蒸汽式的氣態(tài)。
氖氣可用作第一緩沖氣體，而氪氣和氙氣也可用作第一緩沖氣體。另外，在室溫下(大約25度)，第一緩沖氣體的分壓最好保持在200托(torr)或者更低。
第二緩沖氣體是與第一緩沖氣體不同的氣體。氬氣可用作第二緩沖氣體，而氦氣、氖氣、氪氣或氙氣也可用作第二緩沖氣體。還有，第二緩沖氣體的分壓保持在低于第一緩沖氣體分壓的1％，而且第二緩沖氣體的分壓保持在第一緩沖氣體分壓的1％左右最好。
除第一和第二緩沖氣體之外的其它氣體可另外混合在緩沖氣體之中。
下面，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明所述的無電極燈中的燈泡的工作過程。
可通過操作圖1所示的無電極燈的微波發(fā)生器10產(chǎn)生微波，并通過波導(dǎo)管20把所產(chǎn)生的微波傳送到諧振裝置30。之后，所傳送的微波激活填充在無電極燈的燈泡40中的填充材料和緩沖氣體，再形成等離子區(qū)以發(fā)射光線。
另一方面，為了在無電極燈的燈泡中形成等離子區(qū)，應(yīng)當(dāng)施加高于擊穿電壓的電壓。因此，如果考慮到能量效率和無電極燈的再次發(fā)光時(shí)間，就應(yīng)當(dāng)降低用于初始啟動的擊穿電壓，因此在燈泡40中充入緩沖氣體。
在根據(jù)本發(fā)明所述的無電極燈中，把由第一緩沖氣體和第二緩沖氣體混合而成的緩沖氣體充入燈泡40，因此，可很容易地在熄滅燈泡40之后可使無電極燈再次發(fā)光，并可利用第一和第二緩沖氣體縮短再次發(fā)光時(shí)間。
表1表示處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的惰性氣體的激活電壓和電離電壓。
表1

具體地說，如圖2所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，將氖氣作為在室溫(約25度)下的分壓低于200托(torr)的第一緩沖氣體，氬氣作為第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓是第一緩沖氣體分壓的1％，其結(jié)果是啟動電壓大大低于僅包括氖氣時(shí)的緩沖氣體的啟動電壓，而且能夠在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地再次發(fā)光。
正是由于激活電壓大約等于包括氬氣時(shí)的第二緩沖氣體的電離電壓，如表1所示，才使處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的氖原子有效地電離第二緩沖氣體的原子。
如上所述，可利用緩沖氣體進(jìn)行啟動，形成等離子區(qū)，在這種緩沖氣體中，第一緩沖氣體，即氖氣，與非常少量的第二緩沖氣體混合。另外，利用很低的啟動電壓，即很小的電場，很容易地電離緩沖氣體，之后，所述氣體激活發(fā)射光線的填充材料，形成等離子區(qū)，從而縮短再次發(fā)光時(shí)間。
還有，在由氖氣和氪氣混合而成的緩沖氣體填充在燈泡中的情況下，可很容易地啟動無電極燈的燈泡，而在由氖氣和氬氣混合而成的緩沖氣體填充在燈泡中的情況下，可更容易啟動所述燈泡，并進(jìn)而更加縮短再次發(fā)光的時(shí)間。
還有，根據(jù)本發(fā)明所述的無電極燈的燈泡，使包括氖氣、氬氣、氪氣和氙氣的緩沖氣體最優(yōu)化，以很容易地再次發(fā)光，并可縮短再次發(fā)光時(shí)間。因此，不必再需要另外的裝置，燈的結(jié)構(gòu)簡單，并可避免產(chǎn)生附加成本。
因此，根據(jù)本發(fā)明所述的無電極燈的燈泡，可很容易地在停止發(fā)光之后再次發(fā)光，并可縮短再次發(fā)光時(shí)間，因此，方便了用戶，還提高了無電極燈的可靠性。
由于不偏離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)或必要特征，可以多種方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，因此可以理解，除非有其它的特別說明，上述實(shí)施例并不局限于上述說明書的任何細(xì)節(jié)，而是在附屬權(quán)利要求書限定的精神實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍之內(nèi)有更廣泛的解釋，因此，任何改變和改進(jìn)都落入權(quán)利要求書的界線和范圍之內(nèi)，或者說，這種界線和范圍的等同替換都試圖包含在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種用于無電極燈的燈泡，包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，所述填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，其特征在于，所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，以降低放電電壓和縮短發(fā)光時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其特征在于，第一緩沖氣體和第二緩沖氣體分別是從氖氣、氬氣、氪氣和氙氣組成的一組氣體中選出的。
3.如權(quán)利要求1所述的燈泡，其特征在于，第一緩沖氣體的分壓為200托或者更低。
4.一種用于無電極燈的燈泡，包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，所述填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，其特征在于，緩沖氣體包括從由氖氣和氙氣組成的一組氣體中選擇的第一緩沖氣體以及包括氬氣的第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而降低放電電壓和縮短發(fā)光時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的燈泡，其特征在于，第一緩沖氣體的分壓為200托或者更低。
6.一種無電極燈，包括用于產(chǎn)生微波的微波發(fā)生裝置；與微波發(fā)生裝置連接的波導(dǎo)裝置，用于傳送在微波發(fā)生裝置中產(chǎn)生的微波；與波導(dǎo)裝置連接的諧振裝置，用于諧振穿過波導(dǎo)管傳送的微波；以及安裝在諧振裝置中的燈泡裝置，在被微波激活時(shí)發(fā)射光線；其特征在于，所述燈泡裝置包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，所述填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而降低放電電壓和縮短發(fā)光時(shí)間。
7.如權(quán)利要求6所述的燈泡，其特征在于，第一緩沖氣體和第二緩沖氣體分別是從氖氣、氬氣、氪氣和氙氣組成的一組氣體中選出的。
8.如權(quán)利要求6所述的燈泡，其特征在于，第一緩沖氣體的分壓為200托或者更低。
全文摘要
一種用于無電極燈的燈泡，包括可透過光線的外殼；填充在外殼中的填充材料，所述填充材料在被高頻能量激活時(shí)發(fā)射光線；以及緩沖氣體，所述緩沖氣體包括第一緩沖氣體和第二緩沖氣體，第二緩沖氣體的分壓低于第一緩沖氣體分壓的1％，從而可降低放電電壓和縮短發(fā)光時(shí)間。因此在無電極燈停止發(fā)光之后可很容易地再次發(fā)光，并可縮短再次發(fā)光時(shí)間，為用戶提供了方便，并提高了無電極燈的可靠性。
文檔編號H01J1/62GK1450590SQ0213016
公開日2003年10月22日 申請日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者崔畯植, 全容奭, 全孝植, 金賢正, 李禔永, 樸炳珠 申請人:Lg電子株式會社