專利名稱：：無電極放電燈及配備它的照明裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種封入了放電氣體的燈泡內沒有電極，通過向感應線圈通入高頻電流形成的高頻電磁場作用于放電氣體，使放電氣體放電的無電極放電燈及配備它的照明裝置。
背景技術：
：無電招j文電燈，用由向感應線圈通入高頻電流而產生的高頻電^茲場，激發封入燈泡內的放電氣體，此時放射出的紫外線通過焚光材料轉換為可見光。無電極放電燈裝置，由于其構造內部沒有電極，所以不會出現因電極劣化造成的不亮燈，與一般的熒光燈相比壽命長。例如，特開平7-272688號公報或實開平6-5006號公報所公開的無電極放電燈，使用鉍銦汞齊作為汞蒸汽的供給源。該汞齊有著因使用其，即使周圍溫度在很寬的范圍內變化，也能從無電極放電燈中得到穩定的、強的光輸出這樣的優點。另一方面，為了使無電極放電燈實現穩定的、強的光輸出，燈泡內的汞蒸汽壓力必須維持在較高的值，達到為得到規定的汞蒸汽壓力所必需的溫度的時間很長。因此，一般無電極放電燈存在著上升時間較慢這樣的缺點。使用了鉍銦汞齊的無電極放電燈，能夠得到需要花費一分鐘左右的時間用于確保光輸出為相對穩定亮燈時的光輸出的60%這樣的結果。對于這樣的問題，在特開2001-325920號公報所公開的無電極放電燈中，使用汞滴替代汞齊。根據該在先技術文獻的記載，在該無電極放電燈開啟后2~3秒內，其光輸出達到最大輸出的50%。其理由是，因為汞滴相比于汞齊，即使在低溫度也易蒸發，為得到上述規定的汞蒸汽壓力所必需的溫度也就相對較低。換言之，是因為達到為得到規定的汞蒸汽壓力所必需的溫度的時間短。但是，在相對于燈泡體積，輸入電力大的高負荷無電極放電燈的情況下，或在周圍溫度較高的情況下，無電極放電燈穩定亮燈的過程中，由于燈泡內的溫度升高，汞蒸汽壓力過大，反而降低了穩定亮燈過程中的光輸出。因此，使用汞滴時，必須對控制汞蒸汽壓力的最冷部(燈泡表面溫度最低的點)的溫度進行管理。最冷部的溫度在35-45。C左右的范圍是合適的。在該公報中，在燈泡設置突起部，該突起部即為最冷點。如此構成的現有無電極放電燈，即使在周圍溫度極度降低時，也能在燈泡內穩定放出汞蒸汽，在調光，即降低對無電極放電燈的輸入電力時也仍然有效。無電極燈的調光方式，可釆用反復進行高頻亮燈的0N-0FF的PWM(PulseWidthModulation)調光。然而，采用該P麗調光方式，OFF時間長時，每次重啟必須使用高電壓。這被稱為再引弧電壓。再引弧電壓高時，插入到無電極放電燈燈泡的腔體內部的鐵氧體磁芯振動，與分開配置的其他鐵氧體磁芯、散熱用的柱體相接觸，產生噪音。
發明內容本發明用于解決上述現有例子的問題點，目的在于提供一種降低調光亮燈時的再引弧電壓，降低噪音水平的無電極放電燈及使用它的照明裝置。本發明實施例提供的無電極放電燈，包括用透光性材料制成，內部封入了放電氣體及汞的燈泡，和嵌裝在所述燈泡內所形成的腔體、并具有產生高頻電磁場的感應線圈及4失氧體石茲芯的功率耦合器；所述感應線圈通過通入一皮P麗控制的高頻電流而被驅動；封入所述燈泡中的放電氣體為氪，或為氪和另一種稀有氣體的混合氣體。另一方面，本發明實施例提供的照明裝置，包括無電極放電燈和亮燈電路；所述無電極放電燈包括用透光性材料制成，內部封入了放電氣體及汞的燈泡，和嵌裝在所述燈泡內所形成的腔體、并具有產生高頻電磁場的感應線圏及鐵氧體磁芯的功率耦合器；封入所述燈泡中的放電氣體為氪，或為氪和另一種稀有氣體的混合氣體；所述亮燈電路向所述感應線圈通入P窗控制的高頻電流。通過使用氪，或氪和另一種稀有氣體的混合氣體作為放電氣體，不會損害無電極放電燈的其他特性，能夠降低再引弧電壓。由此，即使在P麗控制了流入感應線圈的高頻電流時，也能降低鐵氧體磁芯等的振動，減低噪音水平。圖1為本發明實施例提供的無電極放電燈的詳細結構剖面示意圖；圖2為圖1中無電極放電燈的燈泡和功率耦合器分離狀態的剖面示意圖；圖3為使用上述無電極放電燈的照明裝置的一種實施例的立體示意圖；圖4為使用上述無電極放電燈的照明裝置的另一實施例的立體示意圖；圖5為燈泡容器的球狀部分的內徑r的定義示意圖6為針對上述實施例提供的無電極放電燈，使封入燈泡內放電氣體的變化，測定再引弧電壓的結果示意圖7為在和圖6的情況相同的條件下，測定光效的結果示意圖8為改變燈泡內徑，在與圖6相同的情況下，測定再引弧電壓的結果示意圖9為在和圖8的情況相同的條件下，測定光效的結果示意圖。具體實施例方式參照附圖對本發明實施例提供的無電極放電燈及配備它的照明裝置進行說明，本發明實施例提供的無電極放電燈1的詳細結構如圖1所示。無電極放電燈1由燈泡IO和功率耦合器20構成。另外，燈泡1和功率耦合器20分離的狀態如圖2所示。無電極放電燈l包括內部封入了放電氣體以及被控制在最低點溫度的汞的燈泡IO,和產生高頻電磁場的功率耦合器20。燈泡IO，是由氣密容器14和封止部件11等構成的密封容器；氣密容器14由玻璃等透光性材料制成，有圓形開口，大致為球形；封止部件ll包括熔敷在氣密容器14的圓形開口，大致呈圓筒狀的腔體5，和形成在腔體5中央的排氣管8。功率耦合器20包括在其下端設有外緣部的圓筒形的散熱柱21;固定在散熱柱21上端附近的圓筒形的鐵氧體磁芯22;纏繞在該鐵氧體磁芯22外周、產生感應電場的感應線圈(螺線管)23。并且，通過以將排氣管8插入鐵氧體磁芯22內側的方式，將散熱柱21、鐵氧體磁芯22以及感應線圈23插入腔體5內，排氣管8能夠以在中心位置的方式嵌入腔體5，功率耦合器20能夠被安裝在燈泡IO上。通過黏結等在燈泡IO底部附近的燈泡頸部19，安裝由樹脂材料等做成的燈頭15。在燈頭15及功率耦合器20的底座部，分別設有圖中未表示的卡口構造等安裝構造。和燈頭15—體化的燈泡10可拆卸地安裝在功率耦合器20上。在燈泡10的頂部，在燈頭15配置于上部的狀態下亮燈(燈頭朝上亮燈)時，突起部4成為最冷部。含有突起部4的氣密容器14的內周面幾乎全部區域都涂有保護膜2及熒光體膜3。另外，封止部件11的腔體5的外周面的幾乎全部區域也都涂有保護膜2及熒光體膜3(在圖中僅示意一部分)。因此，燈泡IO的內周面的幾乎全部區域都涂有保護膜2以及熒光體膜3.燈泡10的內部封入氬、氪等稀有氣體，作為放電空間起作用。另外，在排氣管8的內部設有鐵鎳合金制的金屬容器13，在金屬容器13的內部，封入總量約為20mg,重量比為50:50的Zn-Hg，用于放出汞來控制汞蒸汽壓力。進一步地，在排氣管8的內部，形成用于固定金屬容器13位置的凹部9,同時在排氣管8的內部配置玻璃棒12。排氣管8用于從燈泡10內部排出空氣等，其下端部從燈泡10的底部向外引出。將裝有汞齊的金屬容器13以及玻璃制的棒12放入燈泡1內，在此狀態下，排出燈泡l內的空氣后，封入上述稀有氣體，熔化排氣管8的下端部，作為燒尖部16封閉，由此，燈泡10被密閉。另外，在排氣管8的上部及中間部形成向內突出的凹部9，在中間部的凹部9和燒尖部16之間，通過玻璃4奉12保持金屬容器13。另夕卜，呈倒U字形的支撐體17的一端被排氣管8上部的凹部9扣住。另夕卜，涂有功函數小的金屬化合物(例如，氫氧化銫)的暗處起動輔助片18被固定在從排氣管8導出到燈泡1內的支撐體17的另一端部。涂在暗處起動輔助片18上的金屬化合物，承擔著在無電極放電燈1起動時增加電子數量的職責。圖3表示的是一種使用本實施例提供的無電極放電燈1的照明裝置。構成無電極放電燈1的功率耦合器20(未圖示)固定在散熱板31上，散熱板31可以安裝在建筑物的頂棚、側壁、地板等處。功率耦合器20的感應線圈23的端部通過電線32連接亮燈電路33。并且，和燈頭15—體化的燈泡10,通過與功率耦合器20的嵌合，構成配備無電極放電燈1的照明裝置。另外，由于通到功率耦合器20的感應線圈23的高頻電流(正弦電流)具有數百kHz這樣較低的頻率，因此，在感應線圈的內側設有鐵氧體石茲芯(磁芯)22。圖4表示另一種使用本實施例提供的無電極放電燈1的照明裝置。在圖4所示的照明裝置中，無電極放電燈1配置成燈泡10的發光部位于例如拋物鏡面等反射板35的焦點處。反射板35的前面可以是開放的，也可以裝有透光板。后者的情況下，發揮無電極放電燈的長壽命性，能夠應用在屋外體育設施照明等更換燈泡困難的地方。尤其是密閉型照明裝置時，雖然無電極放電燈l的周圍溫度變高，但如后面所述，能夠不分亮燈方向確保一定的最低點溫度，因此能夠抑制光輸出的變化。進而，即使進行P麗調光亮燈，也能減少振動的產生，抑制噪音。功率耦合器20的感應線圈23流入高頻電流時，在感應線圈23的周圍產生高頻電;茲場。通過該高頻電磁場使封入燈泡10內部的汞蒸汽和放電氣體的混合氣體中的電子加速，通過電子沖擊引起電離，產生放電。在放電過程中，封入燈泡10內部的放電氣體被激發，被激發的原子回到基態時會產生紫外線。該紫外線通過涂在燈泡10內周面的熒光體膜3轉換為可見光。可見光透過燈泡10的氣密容器14向外部放出。在無電極放電燈1的亮燈過程中，因等離子體的熱量燈泡10的內部會變成高溫。然而，由于在燈泡IO頂部設有突起部4，因此，在燈頭15朝上使無電極放電燈l亮燈時，該突起部4成為最冷點，能夠使氣密容器14內的蒸汽壓力降低。另一方面，在燈頭15朝下使無電極放電燈1亮燈時，通過適當設定位于無電極放電燈1的高度方向的氣密容器14的尺寸，能夠使燈頭15的正上部作為最冷點，由此，能夠使氣密容器14內的蒸汽壓力降低。對如上構成的無電極放電燈1進行調光亮燈，使光輸出為額定亮燈時的50%，測定此時的光效(為得到上述一定的光輸出所必需的電力的倒數)以及再引弧電壓。其結果如表l所示。此時的調光方式，通過亮燈電路33斷續地向感應線圈23提供高頻電流，以此反復進行高頻亮燈的ON-OFF,用以PWM調光。亮燈電路33,通過使高頻輸出以一定周期ON-OFF，增減一個周期內的ON期間的比例，來增減燈泡的光輸出。若一個周期內的OFF期間變長，則在無電極放電燈l重啟時必須要高電壓(再引弧電壓)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在表1中，條件1~4分別將作為放電氣體的稀有氣體的壓力設成定值(20Pa)。另外，在條件1和4中，放電氣體分別僅為氬(Ar)及僅為氪(Kr)，在條件2及3中，放電氣體分別為氬和氪的混合氣體，并改變它們封入量的比例。參數(S(PxM)xr2)中，"P"是氬或氪的氣壓(單位Pa)，"M，，是它的原子量。"r"如圖5所示，是氣密容器14的球狀部的直徑。"Z(PxM)"是考慮氬和氪混合的情況。針對從條件1到4的各自情況，比較光效及再引弧電壓時，在不含有氪的條件1中，與其他情況相比效率低，再引弧電壓高。換言之，可知在含有氪的條件24中，與不含有氪的條件l相比，效率變高，再引弧電壓變低。因此，可知通過使放電氣體中含有氪，產生對無電極放電燈1進行P麗調光時再引弧電壓降低的效果。其次，做成多個燈泡10(r=22(hnm),該燈泡10使用氬和氪的混合氣體作為放電氣體，混合氣體的壓力設成定值(20Pa或40Pa)，和上述表1的條件2~4同樣地，使氪的壓力在4~40Pa(4、16、20Pa或者8、32、40Pa)范圍內變化，與之對應地使氬的壓力在混合氣體壓力的0~80%范圍內變化，實際進行P麗調光亮燈。其結果如圖6及7所示。在圖6及7中，橫軸表示參數(Z(PxM)xr2)的值，縱軸分別表示再引弧電壓及光效。從圖6可知，參數(Z(PxM)xr2)的值在65x106以上的范圍內時，再引弧電壓在1500V以下。另一方面，從圖7可知，參數(Z(PxM)xr2)的值在65xl(T以上、250x106以下的范圍內時，光效在65°/。以上。因此，可知參凝:(Z(PxM)xr2)的值在65~250x106時，不會大幅損失光效，且能夠使再引弧電壓降低。與上述相同，制造氣密容器14的球狀部的直徑r=190mm,封入氣密容器14內的Zn-Hg的總量為10mg的燈泡10,P麗調光亮燈使光輸出為額定亮燈時的5(W,測定再引弧電壓及光效。其結果如圖8及9所示。在圖8及9中，橫軸表示參數(Z(PxM)xr2)的值，縱軸分別表示再引弧電壓及光效。從圖8及9可知，在燈泡10的氣密容器14的球狀部的內徑不同時，也能得到同樣的效果。如以上描述的，本實施例中，通過僅使用氪或使用氬和氪的混合氣體作為放電氣體，對無電極放電燈1進行P麗調光亮燈時，在能夠提高效率的同時能夠降低再引弧電壓。并且，通過降低再引弧電壓，還能減少插入無電極放電燈1的燈泡10的腔體5內部的功率耦合器20的鐵氧體磁芯22的振動，能夠抑制由與分開配置的其他鐵氧體磁芯22或散熱柱21的接觸所產生的噪音。另外，本發明并不限于上述實施例，放電氣體中可以至少含有氪，也可以為與氬以外的稀有氣體的混合氣體。另外，氪的壓力在放電氣體全體壓力的20%以上更好。權利要求1、一種無電極放電燈，其特征在于，包括用透光性材料制成，內部封入了放電氣體及汞的燈泡，和嵌裝在所述燈泡內所形成的腔體、并具有產生高頻電磁場的感應線圈及鐵氧體磁芯的功率耦合器；所述感應線圈通過通入被PWM控制的高頻電流而被驅動；封入所述燈泡中的放電氣體為氪，或為氪和另一種稀有氣體的混合氣體。2、根據權利要求1所述的無電極放電燈，其特征在于，分別設氪、或氪和另一種稀有氣體的混合氣體的氣壓為P(Pa)，它們的原子量為M，所述燈泡內徑為r(mm);用參數(Z(PxM)xr2)算出的值在65xl()6以上且250xl0'以下的范圍。3、根據權利要求1所述的無電極放電燈，其特征在于，氪的壓力在放電氣體整體壓力的20%以上。4、根據權利要求3所述的無電極放電燈，其特征在于，所述另一種稀有氣體為氬。5、一種照明裝置，其特征在于，包括無電極放電燈和亮燈電路；所述無電極放電燈包括用透光性材料制成，內部封入了放電氣體及汞的燈泡，和嵌裝在所述燈泡內所形成的腔體、并具有產生高頻電磁場的感應線圈及鐵氧體磁芯的功率耦合器；封入所述燈泡中的放電氣體為氪，或為氪和另一種稀有氣體的混合氣體；所述亮燈電路向所述感應線圈通入P麗控制的高頻電流。6、根據權利要求5所述的照明裝置，其特征在于，分別設氪、或為氪和另一種稀有氣體的混合氣體的氣壓為P(Pa)，它們的原子量為M，所述燈泡內徑為r(mm);用參數(Z(PxM)xr2)算出的值在7、根據權利要求5所述的照明裝置，體壓力的20%以上。8、根據權利要求7所述的照明裝置，氬。(65x106以上且250x106以下的范圍。其特征在于，氪的壓力在放電氣體整其特征在于，所述另一種稀有氣體為全文摘要在PWM調光亮燈的無電極放電燈中，通過向燈泡(10)內填充含有氪的放電氣體，減低再引弧電壓，由此，使插入燈泡(10)的腔體(5)內部的鐵氧體磁芯(22)的振動減低，抑制噪音的產生。文檔編號H05B41/24GK101563755SQ20078004678公開日2009年10月21日申請日期2007年12月25日優先權日2006年12月25日發明者都筑佳典,酒井和彥申請人:松下電工株式會社