专利名称：无电极放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无电极放电灯，其在灯泡中没有电极，而是填充放电气体，然后通过给一线圈施加电流产生高频电磁场，从而激发灯泡中的放电气体发光。
背景技术：
通常，无电极放电灯由灯装置、能量耦合装置(感应线圈装置)等组成，并通过给放电气体施加一高频电磁场的方式激发包含在灯泡(放电容器)中的放电气体，从而发光。由于无电极放电灯的灯泡中没有设置电极，所以其与那种灯泡中有电极的放电灯相比具有更长的寿命。而且，通过适当地选择包含在灯泡中的放电气体的种类和压力、高频磁场的强度等参数，可以获得高效率的无电极放电灯。
由于高效率和长寿命，无电极放电灯在需要高效率以及更换灯装置比较困难的场合，例如剧场天花板上或大厅的照明或者公路的照明等场合特别有利。
例如，图14示出了在国际公开文献No.WO97/40512或日本公开专利文献No.2004-119038中公开的传统无电极放电灯的结构。该传统无电极放电灯由灯装置1和能量耦合装置2组成，其中在形成于灯装置1中心处的、近似为圆筒形的空腔(中空部分)11中缠绕有线圈。灯装置1包括具有上述空腔11的灯泡(气密容器)10、由合成树脂制成用以将灯泡10固定到能量耦合装置2上的连接件(套环部(collar))30等。例如，在灯泡10中容纳包括稀有气体的电离封入物(ionized enclosure)。另一方面，能量耦合装置2包括线圈20、软磁芯21、导热元件22、由合成树脂制成用以和连接件30连接的安装件31等部件。
连接件30和安装件31由合成树脂精确地形成，并具有多个形状复杂的装配部31a、31b、31c、31d、31e......。这些装配部31a、31b、31c、31d、31e......使得灯装置1可以连接到能量耦合装置2上并可以从能量耦合装置2上拆下，并且可使灯装置1被可靠地保持住，以使在将灯装置1安装在能量耦合装置2上时，该灯装置1不容易脱离能量耦合装置2。
但是，由于连接件30和安装件31如上所述由合成树脂制成，所以它们在长期的使用中会根据环境条件而逐渐性能退化，因而会在相应的装配部处发生松动、变形、磨损、缺陷等。特别当其例如用于高温环境中时，在灯装置本身或太阳光线产生的紫外线比较多的场合，或在会产生比较大的振动的场合，例如公路上或铁桥上，连接件30和安装件31可能会发生严重的性能退化。因此，例如在无电极放电灯用于天花板上的这种场合，就可能会由于连接件30和安装件31之间的连接结构不能维持足以保持灯装置1的重量的连接力，而致使灯装置1可能脱离能量耦合装置2。因此，需要防止灯装置1在长期的使用中意外地脱离能量耦合装置2。
而且，由于无电极放电灯常常用于难以更换灯装置的场合，因此安装中的可操作性特别重要。因此，即使当操作人员通过接触进行替换时，灯装置也必须是容易替换的。由于传统的无电极放电灯在连接件30和安装件31上具有多个复杂形状的装配部31a、31b、31c、31d、31e......，因此替换灯装置1未必很容易。
发明内容
本发明用以解决现有技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种适用于环境条件恶劣的场合或难以换灯的场合的无电极放电灯。
根据本发明第一方案的无电极放电灯包括能量耦合装置和可拆卸地连接至该能量耦合装置的灯装置，其中该灯装置还包括放电容器，该放电容器由透光材料制成，在其中心区域附近具有近似管状的中空部分，且该放电容器的内部充入放电气体；以及连接件，该连接件在该中空部分的开口附近固定在该放电容器上，并具有用以和该能量耦合装置连接的第一连接部分，并且该能量耦合装置还包括电磁场发生器，该电磁场发生器安装在该放电容器的中空部分中以产生高频电磁场；导热元件，该导热元件由金属材料制成，以发散在该电磁场发生器中产生的热；第二连接部分，用以与该连接件的该第一连接部分连接；以及金属弹性元件，该金属弹性元件设置在该导热元件上离该电磁场发生器最远的位置附近，以与该连接件的除该第一连接部分之外的部分接合。
在这种构造中，即使在恶劣环境条件下长期使用后，连接件仍可与金属弹性元件接合而几乎不会性能退化。因此，即使灯装置和能量耦合装置的连接力由于第一连接部分和第二连接部分的性能退化而减小，也可防止灯装置意外地脱离能量耦合装置。而且，由于弹性元件设置在导热元件上离电磁场发生器最远的位置附近，所以可以减小电磁或磁场的影响。另外，由于可仅通过至少将灯装置移向能量耦合装置的方式使灯装置连接到能量耦合装置上，所以操作人员甚至可以通过接触进行作业操作，从而连接中的可操作性是很好的。
图1是根据本发明第一实施例的无电极放电灯在灯装置与能量耦合装置相分离状态下的透视图。
图2是示出了根据第一实施例的无电极放电灯中的能量耦合装置的构造的截面图。
图3A是示出了根据第一实施例的无电极放电灯中的灯装置安装到能量耦合装置上的方式的透视图，图3B是示出了该灯装置连接到能量耦合装置上之后的状态的透视图。
图4是示出了根据本发明第二实施例的无电极放电灯中的灯装置的连接件附近处构造的透视图。
图5是示出了根据第二实施例的无电极放电灯中的能量耦合装置的基部构造的透视图。
图6A至图6E分别是示出了在根据第二实施例的无电极放电灯中将灯装置连接到能量耦合装置上的操作的截面图。
图7是示出了在根据第二实施例的无电极放电灯中将灯装置连接到能量耦合装置上之后的状态的透视图。
图8是示出了根据本发明第三实施例的无电极放电灯中的灯装置的连接件附近处构造的透视图。
图9是示出了根据第三实施例的无电极放电灯中的能量耦合装置的基部构造的透视图。
图10是示出了根据本发明第四实施例的无电极放电灯的构造的截面图。
图11是示出了根据第四实施例的无电极放电灯中的能量耦合装置的部分构造的透视图。
图12是示出了在根据第四实施例的无电极放电灯中，灯装置的连接部分及灯泡腔附近的尺寸与能量耦合装置的线圈架前端部空腔附近的尺寸之间的关系的截面图。
图13是示出了在根据第四实施例的无电极放电灯中将灯装置连接到能量耦合装置上的操作的截面图。
图14是示出了传统无电极放电灯的构造的截面图。
具体实施例方式
第一实施例下面参见图1和图3描述根据本发明第一实施例的无电极放电灯的基本构造。根据第一实施例的无电极放电灯由灯装置1和能量耦合装置2组成，且灯装置1可拆卸地连接至能量耦合装置2。灯装置1包括灯泡(放电容器)10和连接件(套环部)13。
灯泡10具有外部10a，其由例如玻璃等透光材料制成，并具有例如近似为球形的旋转对称形状；空腔(中空部分)11，其成型为类似于一个具有底部的管子，且绕旋转对称轴线设置在该外部内；气管12，绕旋转对称轴线设置在空腔11内的中心处并在空腔11的底部11a处与灯泡10的内部连通；及其他构件。在将透光材料形成为预定形状的容器(灯泡10的半成品)后，通过气管12将容器中的空气吸出，使得该容器基本上被排空。之后，通过气管12将放电气体充入容器内。然后，通过密封该气管12完成灯泡10。应当指出的是，在下文中灯泡10的空腔11的开口侧称作固定部。
灯泡10的外部10a的内表面涂覆有荧光材料和保护膜。当在灯泡10附近产生高频电磁场时，放电气体便会由于高频电磁场而电离，产生电子。电子与放电气体的原子碰撞，放电气体便进一步电离并产生新的电子。以这种方式产生的电子吸收来自于高频电磁场的能量并与放电气体的原子碰撞，以为这些原子提供能量。根据这种碰撞，放电气体的原子重复激发和弛豫，使得当受激原子弛豫时产生具有特定波长的光，例如紫外光。荧光材料被该紫外光激发，产生可见光。包括汞、稀有气体、金属卤化物等的可电离气体均可用作放电气体。应当指出的是，放电气体并不局限于这些，其它气体或金属气体也可用作放电气体。
连接件13通过例如模塑树脂的方式形成，并具有第一圆筒部分13a和第二圆筒部分13b的两部分堆叠在一起的形状，其中两圆筒部分的内径和外径均不同。具有较大内径和外径的第二圆筒部分13b在能量耦合装置2侧的端部形成有环形向外凸缘132。在连接件13的第一圆筒部分13a和第二圆筒部分13b的结合面上形成有环形向内凸缘130，该向内凸缘130的内周部分与灯泡10的空腔11相通。而且，在向内凸缘130上形成有多个向能量耦合装置2突出的接合凸起(第一连接部分)131。在连接件13的具有较小内径和外径的第一圆筒部分13a上设置有与灯泡10连接从而将灯泡10固定的固定结构(未示出，例如参见图10)。
各个接合凸起131由基部131a和凸起部131b组成，其中基部131a从向内凸缘130垂直地向能量耦合装置2突出，即沿平行于灯泡10的旋转对称轴线的方向突出；而凸起部131b则从基部的位于能量耦合装置2侧的端部与向内凸缘130平行地向外突出。各个接合凸起131在任何包括灯泡10的旋转对称轴线的平面中具有近似为L形的截面。各个接合凸起131安装到将在下面描述的连接件24上设置的接合槽(第二连接部分)240中，从而将灯装置1连接到能量耦合装置2上。当灯装置1连接到能量耦合装置2上时，向外凸缘132被将在下面描述的弹性元件241夹住或卡住。接合凸起131的形状不必局限于这种形状，因此，其可以构造为使得在沿垂直于旋转方向的方向上，其基部的宽度窄于其前端处的宽度。
能量耦合装置2是将要固定在例如建筑物的天花板等上的无电极放电灯的一部分，并且包括将被相对地插入灯泡10的空腔11中的插入部2a、以及将与灯装置1的连接件13连接的基部2b。当将能量耦合部分2的插入部2a插入灯泡10的空腔11中并由包括点亮电路(lighting circuit)的高频电源(未示出)向线圈20施加一高频电流时，灯泡10内便产生高频电磁场。然后，放电气体被该高频电磁场激发，使得灯装置1发光。高频电磁场的频率并没有具体限制，其可以根据目的适当地选择。在该实施例中，高频电磁场的频率是135千赫兹。
如图2中所示，插入部2a近似呈圆筒形且包括用以产生高频电磁场的线圈20和磁芯21(电磁场发生器)。线圈20通过围绕线圈架23缠绕多匝例如铜或铜合金导线的方式形成。基部2b具有由抗蚀或不生锈的金属材料制成的导热元件22、安装在该导热元件22上的连接件24等部件。线圈架23例如通过树脂模塑法形成并设置为越过插入部2a和基部2b。
磁芯21由具有良好的高频磁性的材料例如软磁材料制成，并通过对齐两对例如沿插入部2a的轴向的截面呈新月形的磁条以使得磁条的凹入侧彼此面对而构造为近似管状。磁芯21设置在将要在下面描述的线圈架23的主体230上，使得磁芯21的内表面(凹入面)的一部分与导热元件22的一部分接触。例如Mn-Zn铁氧体或NiZn铁氧体可用作磁芯21的材料。应当指出的是，磁芯21并不局限于上述构造或形状，只要其能使线圈20有效地产生高频电磁场便可。例如，可以使用单件的管状件作为磁芯21，或者磁芯21也可由多个不同于上述元件的元件构成。
线圈架23的主体230近似呈管状，在主体230的外周上形成有凹部232，线圈20绕该凹部232缠绕；并且在主体230的内周上形成有凹部233，磁芯21安装并固定于凹部233中。在线圈架23的主体230与基部2b相对的端部形成有通孔234，灯泡10的气管12插入其中。这样，当灯装置1连接到能量耦合装置2上时，气管12位于主体230的通孔的中心处。在主体230的前端还形成有环形凸缘231，环形凸缘231沿垂直于主体230的管形的中心轴线的方向向外突出。凸缘231的外径设定为比灯泡10的空腔11面向气管12的内表面的直径小一预定公差，从而减小空腔11的中心轴线和能量耦合装置2的中心轴线之间的偏差。
导热元件22由具有高传热性的金属材料例如铝、铜或它们的合金制成。如图1至图3中所示，导热元件22包括固定部22c和近似为圆筒形的接触部22d，其中固定部22c由外径约为线圈架23的外径两倍大的盘状部分22a和多个形成为从该盘状部分22a向外突出的弧形凸起22b构成，并且借助于螺钉等固定在例如建筑物的天花板上，而接触部22d则形成为垂直于固定部22c，并且具有与固定在线圈架23的主体230的内周上的磁芯21接触的表面。当向线圈20施加高频电流时，磁芯21中产生涡流。然后，由于磁芯21本身用作涡流的阻抗，所以会在磁芯21中产生热。不过，磁芯21中产生的热会通过导热元件22传给建筑物的天花板等部件，从而磁芯21会冷却。
在导热元件22的各凸起22b上通过螺钉或类似构件固定弹性元件241，该弹性元件241通过将具有弹性的抗蚀或不生锈的金属件加工成预定形状的方式形成。弹性元件241由抗金属疲劳的材料制成，以用作板簧。在该第一实施例中，弹性元件241具有紧固在导热元件22的各凸起22b上的底面241a、相对于该底面241a向插入部2a侧(内侧)弯曲90度或更多的第一斜面241b、和相对于第一斜面向插入部2a的相对侧(外侧)弯曲接近于90度角度的第二斜面241c。换句话说，相对于线圈架23的中心轴线径向设置多个弹性元件241，以便在包括线圈架23的中心轴线的平面内弹性地变形，并借助于弹性与连接件13的外表面接触。
连接件24例如通过树脂模塑法形成，使其成为直径约为线圈架23的外径的两倍大的圆筒形，并且安装和固定在导热元件22的盘状部分22a上。而且，在安装件24的端面24a的中心部分处设置有供线圈架23的主体230穿过的圆形开口。另外，围绕端面24a上的圆形开口形成有多个开口240，当灯装置1连接至能量耦合装置2时，连接件13的相应接合凸起131安装于所述开口240中。如图1中所示，开口240由第一槽部240a和第二槽部240b构成，其中第一槽部240a的宽度较宽，接合凸起131的凸起部131b能完全穿过其中；第二槽部240b具有与基部131a相接合的较窄宽度。而且，在开口240的第二槽部240b的侧面上向内突出形成有小凸起240c，且在接合凸起131的基部131a上形成有与该小凸起相接合的凹部(未示出)。从而，当灯装置1连接到能量耦合装置2上时，操作人员会感到“卡嗒”一下。换句话说，在该第一实施例中，当在灯装置1的空腔11面向能量耦合装置2的线圈架23的状态下将灯装置1向能量耦合装置2移动时，线圈架23的主体230装配到空腔11中，同时弹性元件241与连接件13接合。
接下来将描述第一实施例中将灯装置1连接到能量耦合装置2上的操作。首先，如图3A中所示，操作人员在握住靠近灯装置1的连接件13的一部分的同时，使连接件13靠近能量耦合装置2的前端处的凸缘231，使得设置在线圈架23的主体230的前端处的凸缘231与灯泡10内的空腔11的开口11b(参见图1)接触，从而将它们定位。当线圈架23的主体230的前端安装到灯泡10内的空腔11的开口11b中时，将灯装置1慢慢地从该位置移向能量耦合装置2，使得线圈架23的主体230(能量耦合装置2的插入部2a)逐渐相对地插入空腔11中。
最后，连接件13的向外凸缘132与弹性元件241的第二斜面241c接触，以向外推压该第二斜面241c。当该向外凸缘132越过第二斜面241c时，该向外凸缘132安装到弹性元件241的第一斜面241b的内侧。由于此时负荷突然减小，所以弹性元件241越过第二斜面241c的感觉会传递到操作人员的手上。
由于连接件13的接合凸起131不太可能面对安装件24中的开口240的第一槽部240a，所以接合凸起131通常会与安装件24的端面24a接触，以被即刻停止。然后，通过沿顺时针方向缓慢地转动灯装置1，可将接合凸起131安装到开口240的第一槽部240a中。这时，灯装置1会突然移向能量耦合装置2——虽然这种移动很轻微，但接合凸起131安装到开口240的第一槽部240a中的感觉还是会传递到操作人员的手上。最后，在接合凸起131被安装到开口240的第一槽部240a中的同时将灯装置1慢慢地沿顺时针方向转动。从而，接合凸起131的基部131a被安装到开口240的第二槽部240b中，同时第二槽部240b的侧面上的小凸起240c被连接到接合凸起131的基部131a中的凹部中。由于此时的“卡嗒”感觉，操作人员能知道灯装置1已经连接到能量耦合装置2上。应当指出的是，为了将灯装置1从能量耦合装置2上拆下，可以进行与上述操作相反的操作。
根据第一实施例，如图3B中所示，当灯装置1连接到能量耦合装置2上时，能量耦合装置2的弹性元件241借助于它们的弹力从外侧夹住灯装置1的连接件13的向外凸缘132并将其压向能量耦合装置2，同时借助于弹性将其偏压向能量耦合装置2。因此，即使连接件13、安装件24等在长期使用期间由于例如环境条件而逐渐性能退化，从而在相应连接部分处发生松动、变形、磨损、缺陷等，也可以借助于弹性元件241保持足以克服灯装置1的重力的夹持力。
特别地，开口240的第二槽部240b的侧面上的小凸起240c最有可能由于振动而磨损。如果小凸起240c磨损，灯装置1会由于振动而相对于能量耦合装置2沿逆时针方向转动。然后，如果接合凸起131转到面向开口240的第一槽部240a的位置，灯装置1就具有可能会由于其重量而从能量耦合装置2上脱落下来的危险。但是，由于灯装置1的连接件13被弹性元件241如上所述地压向能量耦合装置2，所以可以抑制振动，从而小凸起240c不太可能磨损。即使小凸起240c磨损，则由于弹性元件241的压力，灯装置1也不太可能沿逆时针方向转动。而且，即使灯装置1沿逆时针方向转动，且接合凸起131面向开口240的第一槽部240a，则也会由于弹性元件241从外侧夹持住连接件13的向外凸缘132，而使得灯装置1几乎不会从能量耦合装置2上脱落掉下。
而且，弹性元件241由抗蚀或不生锈的金属材料制成，而且还通过螺钉等部件紧固在由抗蚀或不生锈的金属材料制成的导热元件22上。因此，和由树脂制成的元件不同，即使在长期使用之后，由于温度变化、紫外光照射、振动等引起的性能退化也很小。另外，由金属材料制成的弹性元件241设置在离用以产生高频电磁场的线圈20和磁芯21最远的位置的附近处，以致其几乎不会受到线圈20产生的电场或磁场的影响。因此，弹性元件241不大可能会由于电场或磁场而性能退化。
此外，将灯装置1连接到能量耦合装置2或从能量耦合装置2上拆下的操作仅包括将灯装置1的灯泡10的旋转对称轴线与能量耦合装置2的线圈架23的轴线对齐、绕该轴线转动该灯装置、和沿轴线方向向前/向后移动该灯装置的步骤，因此甚至通过接触便能完成。因此，可提供一种适用于环境条件恶劣或难以换灯的场合的无电极放电灯。
第二实施例接下来将参见图4至图7描述根据本发明第二实施例的无电极放电灯。根据第二实施例的无电极放电灯的基本构造类似于上述第一实施例的基本构造，但是在下列方面有所不同。
如图4和图7中所示，在连接件13的具有较大内径和外径的第二圆筒形部分13b上没有设置向外凸缘132，但是从第二圆筒形部分13b的圆筒形侧壁134的内表面134a向内延伸形成有多个连接部分133。特别地，多个弧形凸起(第一连接部分)133a以预定角度间隔形成，且从与第二圆筒形部分13b在能量耦合装置2侧的端部近似相同的表面向内突出。而且，在圆筒形侧壁134的内表面134a上与各弧形凸起133a的一端相对的位置处设置有沿第二圆筒形部分13b的轴向形成的止挡部133b。另外，在圆筒形侧壁134的内表面134a上与各弧形凸起133a的中心相对的位置处形成有爪形凸起135。另外，如图7中所示，在向内凸缘130上与各弧形凸起133a相对的位置处形成有安装孔130a。
另一方面，如图5中所示，在导热元件22上形成有多对凸起(第二连接部分)220a和220b、以及在凸起220a和凸起220b之间且关于凸起220a和220b的侧面与线圈架23相对的位置处形成的凸起(第二连接部分)221，以相对于线圈架23的主体230的中心轴线沿径向向外突出。而且，在凸起220a和220b之间设置有形成为向线圈架23的主体230突出的弹性元件222。特别地，该弹性元件222的第一端固定在凸起220a上，而第二端并不固定在凸起220b上，而是一自由端。导热元件22和弹性元件222都是由抗蚀或不生锈的金属材料制成，这与上述第一实施例的情况相似。而且，弹性元件222由抗金属疲劳的材料制成，以具有板簧的作用。特别地，相对于线圈架23的中心轴线径向设置多个弹性元件222，使得它们可以在与线圈架23的中心轴线平行的平面内弹性地变形，从而由于其弹性而安装到形成于连接件13上的安装孔130a中。
在第二实施例中，连接件13的弧形凸起133a被夹在导热元件22的凸起220a、220b与凸起221之间，且连接件13的爪形凸起135被夹在导热元件22的凸起220a和凸起220b之间。而且，弹性元件222安装在连接件13中的安装孔130a中。从而，连接件13不易脱离导热元件22。
接下来将参照图6A至图6E描述将第二实施例中的灯装置1连接到能量耦合装置2上的操作。图6A至图6E示出了从连接件13的圆筒形部分的中心看过去的、连接件13的外部的截面图。此外，一直到能量耦合装置2的线圈架23的主体230(能量耦合装置2的插入部2a)逐渐相对地插入灯装置1的灯泡10内的空腔11中为止的过程都类似于上述第一实施例中的过程，因此在此省去它们的描述。
在第二实施例的情形中，当线圈架23的主体230逐渐相对地插入灯泡10的空腔11中时，连接件13的弧形凸起133a与设置在导热元件22上的弹性元件222接触，或者连接件13的向内凸缘130与弹性元件222接触，如图6A中所示。在前一种情况中，可转动灯装置1，使得弹性元件222离开弧形凸起133a，以与凸缘130接触。在图6A所示的状态中，由于弹性元件222轻微变形，如果在这种状态下进一步转动灯装置1，那么导热元件22的凸起220a就会与连接件13的弧形凸起133a接触。因此，灯装置1被进一步压向能量耦合装置2，以使弹性元件222发生如图6B所示的变形，使得弧形凸起133a到达与凸起220a、220b与凸起221之间的间隙相同的水平上。然后，如图6C中所示，沿从操作人员的角度看去为顺时针的方向(图中为右向)转动灯装置1，以将弧形凸起133a移入凸起220a、220b与凸起221之间的间隙中。当进一步转动灯装置1时，弹性元件222被安装到安装孔130a中，它们便恢复其原始形状，如图6D所示。最后，如图6E中所示，爪形凸起135被夹在凸起220a和220b之间，从而灯装置1被安装到能量耦合装置2上。换句话说，根据该第二实施例，当相对于能量耦合装置2围绕线圈架23的中心轴线转动灯装置1时，弧形凸起(第一连接部分)133a与凸起(第二连接部分)220a、220b和221连接，同时弹性元件222安装到连接件13的安装孔130a中(与安装孔130a接合)。
如上所述，根据第二实施例的构造，在将灯装置1安装到能量耦合装置2的状态下，能量耦合装置2的弹性元件222被夹于形成在灯装置1的连接件13的向内凸缘130上的安装孔130a中，且连接件13的弧形凸起133a被夹于导热元件22的凸起220a、220b与凸起221之间，而且，连接件13的爪形凸起135被夹于导热元件22的凸起220a和凸起220b之间。因此，即使连接件13的爪形凸起135由于振动而磨损，则由于弹性元件222被夹在连接件13中的安装孔130a中，所以灯装置1也几乎不会沿逆时针方向转动。而且，由于形成在连接件13上的多个弧形凸起133a在多个位置处被夹于凸起220a、220b与凸起221之间，所以灯装置1很少会从能量耦合装置2上脱离落下。
而且，弹性元件222由抗蚀或不生锈的金属材料制成，并进一步固定在由抗蚀或不生锈的金属材料制成的导热元件22上。因此，和由树脂制成的元件不同，即使在长期使用之后，由于温度变化、紫外光照射、振动等引起的性能退化也很小。另外，由金属材料制成的弹性元件222设置在离用以产生高频电磁场的线圈20和磁芯21最远的位置的附近处，以致其几乎不会受到线圈20产生的电场或磁场的影响。因此，弹性元件241不可能由于电场或磁场而性能退化。
此外，将灯装置1连接到能量耦合装置2上的安装操作或将其从能量耦合装置2上拆下的拆卸操作仅包括将灯装置1的灯泡10的旋转对称轴线与能量耦合装置2的线圈架23的轴线对齐、绕该轴线转动灯装置、和沿轴线方向向前/向后移动灯装置的步骤，因此其甚至通过接触便能完成。因此，可提供一种适用于环境条件恶劣或难以换灯的场合的无电极放电灯。
第三实施例接下来将参照图8和图9描述根据本发明第三实施例的无电极放电灯。根据第三实施例的无电极放电灯的基本构造类似于上述第一或第二实施例的基本构造，但是在以下方面有所不同。
如图8中所示，从连接件13的具有较大内径和外径的第二圆筒形部分13b的圆筒形侧壁134的内表面134a向内延伸形成有多个连接部分133。特别地，多个弧形凸起(第一连接部分)133a以预定角度间隔形成，且从与第二圆筒形部分13b在能量耦合装置2侧的端部近似相同的表面向内突出。而且，在圆筒形侧壁134的内表面134a上与各弧形凸起133a的端部相对的位置处设置有沿第二圆筒形部分13b的轴向形成的止挡部133b。另外，在与第二圆筒形部分13b的圆筒形侧壁134的各弧形凸起133a靠近的位置处设置有凹口(安装凹槽)136。
如图9中所示，在导热元件22上设置有多个凸起223，每个凸起223都相对于线圈架23的主体230的中心轴线沿径向向外突出。而且，各凸起223上固定一弹性元件224的第一端，该弹性元件224形成为相对于线圈架23的主体230的中心轴线沿圆周方向突出。该弹性元件224的第二端224a为一自由端，且近似形成为脊状，以与如上所述的连接件13的第二圆筒形部分13b的凹口136接合，进而沿与能量耦合装置2相对的方向推压连接件13。导热元件22和弹性元件224都是由抗蚀或不生锈的金属材料制成，这与上述第一或第二实施例的情况相似。而且，弹性元件224由抗金属疲劳的材料制成，以具有板簧的作用。换句话说，弹性元件224在多个位置处以预定角度间隔设置在以线圈架23的中心轴线为中心的圆的圆周上，其第一端固定在相对于线圈架23的中心轴线从导热元件22上径向突出形成的凸起223上，其第二端224a与以线圈架23的中心轴线为中心的圆成切向地突出，且在第二端224a上形成有与凹口(安装凹槽)136接合的凸起。
接下来将描述将第三实施例中的灯装置1安装到能量耦合装置2上的操作。应当指出的是，一直到能量耦合装置2的线圈架23的主体230(能量耦合装置2的插入部2a)逐渐相对地插入灯装置1的灯泡10内的空腔11中为止的过程都类似于上述第一实施例中的过程，因此在此省去它们的描述。
在第三实施例的情况中，当线圈架23的主体230逐渐相对地插入灯泡10的空腔11中时，连接件13的弧形凸起133a与导热元件22的凸起223接触，或者连接件13的向内凸缘130与凸起223接触。在前一种情况中，可转动灯装置1，以使弧形凸起133a离开凸起223，并使凸缘130与凸起223接触。在连接件13的向内凸缘130与凸起223接触的状态下，弹性元件224的第二端224a与连接件13的第二圆筒形部分13b的圆筒形侧壁134的端面接触。然后，沿从操作人员的角度看去为顺时针的方向(图中为右向)转动灯装置1，使得导热元件22的凸起223进入连接件13的弧形凸起133a和向内凸缘130之间的空间中。当进一步转动灯装置1时，弹性元件224的第二端224a在圆筒形侧壁134的端面上滑动，以安装到连接件13中的凹口136中。此时，由于弹性元件224的突然变形，会发生撞击和/或声音，从而操作人员会知道灯装置1已经安装到能量耦合装置2上。换句话说，通过相对于能量耦合装置2围绕线圈架23的中心轴线转动灯装置1，弧形凸起(第一连接部分)133a与凸起223和弹性元件224的第一端连接，同时弹性元件224与连接件13的凹口(安装凹槽)136接合。应当指出的是，在第三实施例中，凸起223和弹性元件224的第一端用作第二连接部分。
如上所述，根据第三实施例的构造，在灯装置1被安装到能量耦合装置2的状态下，能量耦合装置2的导热元件22的凸起223被夹于连接件13的弧形凸起133a和向内凸缘130之间，而且能量耦合装置2的弹性元件224被夹于灯装置1的连接件13的第二圆筒形部分13b中的凹口136中。而且，连接件13由于弹性元件224的弹性而被沿着与能量耦合装置2相对的方向推压。因此，即使有振动，灯装置1也很少会沿逆时针方向转动。另外，由于能量耦合装置2的导热元件22的凸起223被夹于连接件13的弧形凸起133a和向内凸缘130之间，所以灯装置1很少会从能量耦合装置2上脱离落下。
而且，弹性元件224由抗蚀或不生锈的金属材料制成，并进一步固定在由抗蚀或不生锈的金属材料制成的导热元件22上。因此，和由树脂制成的元件不同，即使在长期使用之后，由于温度变化、紫外光照射、振动等引起的性能退化也很小。另外，由金属材料制成的弹性元件224设置在离用以产生高频电磁场的线圈20和磁芯21最远的位置的附近处，以致其几乎不会受到线圈20产生的电场或磁场的影响。因此，弹性元件241不可能会由于电场或磁场而性能退化。
此外，将灯装置1连接到能量耦合装置2上的安装操作或将其从能量耦合装置2上拆下的拆卸操作仅包括将灯装置1的灯泡10的旋转对称轴线与能量耦合装置2的线圈架23的轴线对齐、绕该轴线转动灯装置、和沿轴线方向向前/向后移动灯装置的步骤，因此其甚至通过接触便能完成。因此，可提供一种适用于环境条件恶劣和难以换灯的场合的无电极放电灯。
第四实施例接下来将参照图10至图13描述根据本发明第四实施例的无电极放电灯。根据第四实施例的无电极放电灯的基本构造类似于上述第一至第三实施例的基本构造，但是在以下方面有所不同。
通常，灯泡10是在通过加热使玻璃软化时形成为预定形状，因而加工精度较低，进而使得其尺寸误差与金属加工或树脂模塑法相比而言较大。因此在能量耦合装置2的线圈部分的外径与灯泡10的空腔11的内径之间需要设计大的尺寸公差。但是，当其用于例如公路或铁桥的强烈振动的场合，设置在灯泡10的空腔11中的能量耦合装置2的线圈部分就很可能会与空腔11的侧壁碰撞，以致于撞碎灯泡10。特别地，在灯泡10的空腔11的中心处设置有气管12的情况下，灯泡10破碎的可能性还会增加。
有鉴于此，如图1或图2中所示，在第一实施例中，环形凸缘231形成在线圈架23的主体230的前端，以沿垂直于圆筒形主体230的中心轴线的方向向外突出。然后，通过将凸缘231的外径设定为比灯泡10的空腔11面对气管12的内表面的直径小预定公差，减小空腔11的中心轴线和能量耦合装置2的中心轴线之间的偏差。在第四实施例中，如图10至图12所示，还设置有圆筒形导向壁235，使其沿平行于能量耦合装置2的中心轴线的方向从凸缘231的最外周向灯装置1突出，使得线圈架23的主体230可更加容易地插入灯泡10的空腔11中。
绕灯泡10的连接部分形成有槽101，该槽101用以与形成在连接件13的第一圆筒形部分13a的周面上的钩部137接合。槽101被加工为使得从灯泡顶部10b至槽101的端部101a的长度“t”是一致的。但是，考虑到批量生产性，从端部101a到密封部100的长度x通常允许有一预定范围的公差。理想的是，长度x等于从槽101的端部101a到连接件13的向内凸缘130的距离D。在这种情况中，连接件13的向内凸缘130和灯泡10的密封部100之间的间隙14会最小。但是，当长度x大于间距D时，槽101和钩部137不能接合，因此鉴于上述公差，将长度x设计为短于间距D。
钩部137从连接件13的第一圆筒形部分13a的内周面上的多个位置(例如，将内周面分成三等分的位置)向内突出，使得当其与灯泡10的槽101接合时，其可与灯泡10连接为一体。此外，在需要时，也可在槽101和钩部137之间的间隙中填充粘合剂，使得灯泡10和连接件13彼此牢靠地固定。
在图10所示的构造例子中，灯装置1和能量耦合装置2的安装结构与上述第二实施例中的相一致，因此此处省略其说明。但是，该结构并不局限于此，其可以与第一实施例或第三实施例中的结构相一致。
图12示出了线圈架23在灯装置一侧附近处的形状和尺寸。设计为使得凸缘231的外径“b”大于线圈20的外径“b′”(b＞b′)，圆筒形导向壁235的凸起从凸缘231沿轴向的突出量“a”大于上述间隙14沿轴向的最大尺寸“a′”(a＞a′)。
在这种构造下，如图13中所示，当试图将线圈架23的主体插入灯泡10的空腔11中时，圆筒形导向壁235起导向作用，使得导向壁235的外周面与连接件13的向内凸缘130的中心处的圆形开口130b接触，从而，灯泡10的旋转对称轴线相对于线圈架23的主体的中心轴线不会具有很大的相对角。因此，环形凸起235的前端处的边缘基本不会进入连接件13的向内凸缘130和灯泡10的密封部100之间的间隙14中。因此，尽管线圈架23的主体230的长度大于第一实施例中的长度，但是线圈架23的主体230可以更平滑地插入灯泡10的空腔11中。而且，由于在将线圈架23的主体230插入灯泡10的空腔11中时不需要较大的力，所以减小了过大的力施加到气管12上的可能性，从而可以防止灯泡10的破碎。
另外，由于圆筒形导向壁235的外径“b”大于线圈20的外径“b′”，所以当灯装置1插入能量耦合装置2中时，灯泡10不会与线圈20接触，从而可防止线圈20损坏。
此外，根据第四实施例，当至少包括线圈架23的主体230的前端处的凸缘231、和从凸缘231的最外周沿平行于能量耦合装置2的中心轴线方向向灯装置1突出的圆筒形导向壁235时，该无电极放电灯可适用于难以更换灯装置的场合，因为与传统的无电极放电灯相比，灯装置1的更换操作性得到了改进。因此，在该第四实施例中，不必包括第一至第三实施例任一中的灯装置1和能量耦合装置2的连接部分的结构。
本申请基于在日本提交的日本专利申请2004-188769和2004-188792，这两份申请的内容在此通过援引并入本申请。
虽然本发明是完全通过例子结合附图的方式进行了描述，但是应当理解，对于本领域的技术人员来讲，各种变化和修改是显而易见的。因此，除非这种变化和修改脱离了本发明的范围，否则它们都应当被解释为包括在本发明的范围内。
工业实用性如上所述，根据本发明，可以提供一种适用于难以更换灯装置的场合、同时具有尺寸小、产量高和使用寿命长等优点的无电极放电灯。
权利要求
1.一种无电极放电灯，包括能量耦合装置和可拆卸地连接至该能量耦合装置的灯装置，其中该灯装置包括放电容器，该放电容器由透光材料制成，在其中心区域附近具有近似管状的中空部分，且该放电容器的内部充入放电气体；以及连接件，该连接件在该中空部分的开口附近固定在该放电容器上，并具有用以和该能量耦合装置连接的第一连接部分，并且该能量耦合装置包括电磁场发生器，该电磁场发生器安装在该放电容器的中空部分中以产生高频电磁场；导热元件，该导热元件由金属材料制成，以发散在该电磁场发生器中产生的热；第二连接部分，用以与该连接件的该第一连接部分连接；以及金属弹性元件，该金属弹性元件设置在该导热元件上离该电磁场发生器最远的位置附近，以与该连接件的除该第一连接部分之外的部分接合。
2.根据权利要求1所述的无电极放电灯，其中该电磁场发生器具有线圈，该线圈围绕近似呈圆筒形的线圈架的外周缠绕；以及磁芯，该磁芯安装到该线圈架的内周上；在该灯装置的该中空部分面对该电磁场发生器的状态下，通过将该灯装置移向该能量耦合装置而将该电磁场发生器安装到该中空部分中；以及随后通过使该灯装置相对于该能量耦合装置围绕该线圈架的中心轴线转动，使该第一连接部分和该第二连接部分连接。
3.根据权利要求2所述的无电极放电灯，其中通过在该灯装置的该中空部分面对该电磁场发生器的情况下将该灯装置移向该能量耦合装置，该电磁场发生器被安装到该中空部分中，同时该弹性元件与该连接件接合。
4.根据权利要求3所述的无电极放电灯，其中多个弹性元件相对于该线圈架的中心轴线径向设置，以在包括该线圈架中心轴线的平面内弹性地变形，并借助其弹性与该连接件的外表面接触。
5.根据权利要求4所述的无电极放电灯，其中该第一连接部分是在该连接件与该能量耦合装置连接的状态下、从该连接件向该能量耦合装置突出的接合凸起，且该第一连接部分的基部的宽度窄于前端部的宽度；并且该第二连接部分是具有宽的第一槽部和窄的第二槽部的开口，该接合凸起能穿过该第一槽部，而该第二槽部与该接合凸起的基部接合。
6.根据权利要求2所述的无电极放电灯，其中通过使该灯装置相对于该能量耦合装置绕该线圈架的中心轴线转动，使该第一连接部分和该第二连接部分彼此连接，同时该弹性元件与该连接件接合。
7.根据权利要求6所述的无电极放电灯，其中多个弹性元件相对于该线圈架的中心轴线径向设置，以在平行于该线圈架的中心轴线的平面内弹性地变形，并借助其弹性安装在形成于该连接件中的安装凹槽或安装孔中。
8.根据权利要求7所述的无电极放电灯，其中该连接件在该能量耦合装置侧的端部附近的至少一部分呈近似圆筒形，并且所述至少一部分具有相对于该能量耦合装置侧的端部设置在预定位置的环形向内凸缘，且多个安装孔以预定角度间隔形成在该向内凸缘上，并且位于以该圆筒形的中心轴线为中心的圆的圆周上；并且所述弹性元件在多个位置以预定角度间隔设置在以该线圈架的中心轴线为中心的圆的圆周上，所述弹性元件的第一端部固定在凸起上，所述凸起形成为相对于该线圈架的中心轴线从该导热元件沿径向突出；所述弹性元件的第二端部为自由端，并且以能使该第一端部和该第二端部之间的部分安装到该安装孔中的方式向该灯装置突出。
9.根据权利要求8所述的无电极放电灯，其中该第一连接部分设置在该连接件的该圆筒形部分的、位于该安装孔附近的内周面上；并且该第二连接部分设置在该导热元件上的该弹性元件附近，并相对于该线圈架的中心轴线径向突出。
10.根据权利要求7所述的无电极放电灯，其中该连接件的靠近该能量耦合装置的至少一部分呈近似圆筒形，且多个安装凹槽以预定角度间隔形成在该至少一部分靠近该能量耦合装置的端面上；并且所述弹性元件在多个位置以预定角度间隔设置在以该线圈架的中心轴线为中心的圆的圆周上，所述弹性元件的第一端部固定在凸起上，所述凸起形成为相对于该线圈架的中心轴线从该导热元件上沿径向突出，所述弹性元件的第二端部沿以该线圈架的中心轴线为中心的圆的切向方向突出，且在该第二端部上形成用以与该安装凹槽接合的凸起。
11.根据权利要求10所述的无电极放电灯，其中该第一连接部分设置在该连接件的圆筒形部分的、位于该安装凹槽附近的内周面上；并且该第二连接部分由该导热元件的凸起、以及该弹性元件的固定在该第一端部附近的凸起上的一部分构成。
12.根据权利要求2所述的无电极放电灯，其中在该线圈架的靠近该灯装置的端部附近形成有沿垂直于该线圈架的中心轴线的方向向外突出的环形凸缘和从该凸缘的外周沿平行于该中心轴线的方向向该灯装置突出的圆筒形导向壁。
13.根据权利要求12所述的无电极放电灯，其中该线圈架沿其中心轴线具有通孔；并且该放电容器在近似为管状的中空部分的中心处具有用以安装到该通孔中的气管。
14.根据权利要求12所述的无电极放电灯，其中该凸缘和该导向壁的外径大于该线圈的外径。
15.根据权利要求13所述的无电极放电灯，其中该导向壁的高度大于该连接件与该放电容器靠近该能量耦合装置的端部之间的、沿该放电容器的中空部分的中心轴线方向的间隙的最大允许公差。
16.一种无电极放电灯，包括能量耦合装置和可拆卸地连接至该能量耦合装置的灯装置，其中该灯装置包括放电容器，该放电容器由透光材料制成，在其中心区域附近具有近似管状的中空部分，且该放电容器的内部包含放电气体；以及连接件，其在该中空部分的开口附近固定在该放电容器上，并具有用以和该能量耦合装置连接的第一连接部分；该能量耦合装置包括近似呈圆筒形的线圈架，其将被安装在该放电容器的中空部分中；电磁场发生器，其具有缠绕在该线圈架的外周部分上的线圈和安装在该线圈架的内周部分上的磁芯，并产生高频电磁场；导热元件，其由金属材料制成，以发散该电磁场发生器中产生的热；以及第二连接部分，用以与该连接件的第一连接部分连接；并且在该线圈架靠近该灯装置的端部附近形成有沿垂直于该线圈架的中心轴线的方向向外突出的环形凸缘；以及从该凸缘的外周沿平行于该中心轴线的方向向该灯装置凸出的圆筒形导向壁。
全文摘要
一种适用于环境条件恶劣的场合、或难以更换灯的场合的无电极放电灯，其中灯装置便于更换，并且即使存在由于长期使用引起的部件性能退化，也能防止灯装置从能量耦合装置上脱落。在能量耦合装置的导热元件的离电磁场发生器最远的位置附近设置有金属弹性元件。除了能量耦合装置和连接件之间的普通连接结构以外，该弹性元件还与灯装置的连接件接合。当灯装置安装至能量耦合装置上或从该能量耦合装置上拆下时，灯装置的灯泡相对于能量耦合装置绕轴线转动，并沿轴向向前/向后移动。这促使弹性元件借助于连接件弹性地变形，并与设置在连接件上的连接部分接合或与之脱离。
文档编号H01J65/04GK1977356SQ20048004344
公开日2007年6月6日 申请日期2004年11月24日 优先权日2004年6月25日
发明者小笠原宏, 挂桥英典, 浦龙介, 宫先弘, 原田圭介, 柴田佳伸, 松尾茂树, 酒井和彦 申请人:松下电工株式会社, 池田电机株式会社