专利名称：用于荧光灯的汞齐加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光灯以及用于缩短荧光灯中的预备阶段(run-up)的装置和方法。
背景技术：
诸如紧凑型荧光灯(CFL)的荧光灯包含汞。汞可呈汞齐而非液体的形式。荧光灯在最初打开时表现出“预备阶段”。预备阶段表示灯光输出从最初低水平到更高更稳定水平(例如，来自灯的稳定光输出的80%)的逐渐增大。预备阶段典型地在灯的操作的最初几分钟内完成。然而，预备阶段对使用者而言可为显著的，并且通常为不合需要的。因此，存在对最小化由荧光灯所表现出的预备阶段时间的需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种荧光照明装置，其包括电弧管、从电弧管延伸的排气(exhaust)管和萊齐。电阻加热器定位成与电弧管和排气管中的至少一个相邻。电源电路与电阻加热器操作性地联接。当荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，电源电路使电阻加热器暂时地通电，由此在电阻加热器通电时加热电弧管和排气管中的至少一个，并且在所述加热之后使电阻加热器自动地断电。根据本发明的另一个方面，提供一种荧光照明装置，其包括电弧管、从电弧管延伸的排气管和位于排气管内的萊齐。电阻加热器定位成与排气管相邻。电源电路与电阻加热器操作性地联接。当荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，电源电路使电阻加热器暂时地通电，由此在电阻加热器通电时加热汞齐和排气管，并且在所述加热之后使电阻加热器自动地断电。根据本发明的另一个方面，提供一种荧光照明装置，其包括电弧管、从电弧管延伸的排气管和汞齐。电阻加热层位于电弧管上。电源电路与电阻加热层操作性地联接。当荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，电源电路使电阻加热层暂时地通电，由此在电阻加热层通电时加热电弧管，并且在所述加热之后使电阻加热层自动地断电。
图1是紧凑型荧光灯(CFL)的一部分的透视 图2是CFL的一部分的透视 图3是CFL的一部分的截面 图4是CFL的一部分的截面 图5是CFL的一部分的截面 图6是CFL的一部分的透视 图7是CFL的一部分的透视 图8是CFL的一部分的截面 图9a是CFL的一部分的截面图； 图9b是CFL的一部分的截面 图10是CFL的一部分的透视 图11是示出灯预备阶段的比较示范曲线 图12是示出灯预备阶段的比较示范曲线 图13是示出示范镇流器的示意图；以及 图14是示出示范镇流器的示意图。 部件列表
10灯(17)
11电弧管(14)
11-螺旋电弧管 12a 电导线
13排气管(21)
14托架(7)
15a 臂⑵
15a -第一臂(3) {第一臂和第二臂}
15b 臂⑵
15b -第二臂(3) {第一臂和第二臂}
16电阻加热器(17)
17汞齐(10)
18a 电导线(2)
18b 电导线(2)
19定位元件
20密封端部
30 加热细丝(5)
30电阻加热器
31绝热覆盖件(2)
32加热层(9)
33玻璃层
34螺旋状中心部
35第一端部{第一端部和第二端部}
35-直端部
36第二端部{第一端部和第二端部}
36-直端部
37第一加热器电极{第一加热器电极和第二加热器电极}
38第二加热器电极{第一加热器电极和第二加热器电极}
39磷光体层
100 示范照明系统 100 -照明系统 100 -范围(reach) 102ac电源
102-ac 源
102-源
110控制装置
110-光源控制器
110-光源控制装置
120镇流器(9)
120-示范镇流器
121镇流器输入件
121-输入件(2)
121a第一输入端子(2) {第一和第二输入端子}
121b第二输入端子(2) {第一和第二输入端子}
122emi滤波器(4)
124有源整流器
124-无源全桥整流器
124-整流器(3)
124-整流器电路(2)
124a第一整流器输出端子{第一和第二整流器输出端子}
124a-整流器输出端子(5)
124b整流器输出端子(5)
124b-第二整流器输出端子{第一和第二整流器输出端子}
125电源电路(15)
126输出功率级(4)
127dc转换器(2)
127-dc转换器电路
127-dc-dc转换器
127-功率转换电路
128变换器(3)
128-功率转换电路 128a输出端子(2)
128b输出端子(2)
129镇流器控制器(2)
130荧光灯(2)
130-灯。
具体实施例方式本发明涉及荧光灯以及用于缩短荧光灯中的预备阶段的装置和方法。现在将参考附图描述本发明，其中，同样的附图标记在全文中用于表示同样的元件。将理解的是，不同附图从一个图到另一个图或在给定的图内不一定按比例绘制，并且特别地，构件的尺寸被任意地描绘，以便于附图的理解。在下列描述中，出于说明的目的，许多特定细节被提出，以便提供本发明的透彻理解。然而，可明显的是，本发明可在没有这些特定细节的情况下实践。另外，本发明的其他实施例是可能的，并且本发明能够以除了如所描述的方式之外的方式实践和实施。在描述本发明时使用的术语和措词出于促进本发明的理解的目的而使用，并且不应当被看作是限制。图1提供示范紧凑型荧光灯(CFL) 10的部分的透视图。未在图10中示出用于灯10的诸如螺纹基座的基座。图1中的灯10包括螺旋电弧管11。因此，图1中的灯10为所谓螺旋型CFL。然而，灯10不必是螺旋型CFL，并且电弧管11不必是螺旋管。例如，灯10可为具有大体矩形的弯曲电弧管的所谓管型紧凑型荧光灯。此外，灯10不必为CFL。例如，灯10可为线性荧光灯，诸如所谓T12灯。不管荧光灯的类型如何，灯10包括汞齐，其用于提供灯10的操作所需的汞。灯10可包括主要汞齐和辅助汞齐。电导线12a-d使灯10连接于镇流器120的输出端子128a、128b (见图13，14)。镇流器120可位于用于灯10的诸如螺纹基座的基座内，或者作为灯具的部分与灯分开。排气管13从电弧管11延伸。托架14附接于排气管13。托架可附接于电弧管11或排气管13和电弧管11 二者。如在图2中最佳地示出地，托架具有接合排气管的相对第一臂15a和第二臂15b。相对第一臂15a和第二臂15b与排气管13的形状相符。在示出的实施例中，相对第一臂15a和第二臂15b具有与排气管13的柱形形状相符的弯曲轮廓。用于臂15a、15b的其他轮廓可与各种形状的排气管相符。臂15a、15b可通过摩擦(例如，通过挤压排气管13)、利用粘合剂、通过锁止构件(例如，弹性锁止突片)或利用附加紧固件使托架在灯10上保持在适当的位置。托架14的目的是保持电阻加热器16，使得电阻加热器16安装在排气管13和排气管中的汞齐17附近。当灯和汞齐是冷的(例如，处于室温)，并且灯从关闭切换到打开时，灯最初经历预备阶段，同时灯内的汞蒸汽压力增大到操作水平。为了提供正确的汞蒸汽压力，汞齐17典型地必须达到100-120°C。电阻加热器16在灯被打开时暂时地操作，以将热传递到汞齐17和排气管13，由此使汞齐17和排气管13变暖，以便缩短灯10的预备阶段。在图1-3中，汞齐17位于排气管13内，并且电阻加热器16经由托架14安装于排气管13。在某些实施例中，汞齐可位于电弧管内，并且托架14和电阻加热器16可安装于电弧管。托架14可由导热材料(例如，与绝热材料相反)制成，该导热材料容易将热从电阻加热器16传导到排气管13。因此，托架14可充当从电阻加热器16到汞齐17的热桥。用于托架14的示范导热材料包括除了其他已知导热材料之外的诸如紫铜、黄铜或钢的金属。电阻加热器16可包括一个或多个电阻器和/或一个或多个正温度系数(PTC)电阻。使用PTC电阻的优点是它的电阻随着温度而增大。因此，使用PTC电阻的电阻加热器16倾向于是自我调节的。电导线18a、18b诸如以图13和图14中示出的方式使电阻加热器16连接于镇流器120中的电源电路125。如在下面讨论地，电阻加热器16在灯被打开之后从电源电路125暂时地接收电功率。例如，电阻加热器16在灯被打开之后接收电功率达预定时间段，诸如小于5秒、5秒、10秒、20秒、30秒、60秒、90秒、120秒、大于120秒等。预定时间段可被选定，以便在室温处，灯在期望时间段内达到其稳定光输出的80%或100%。在某些实施例中，电阻加热器16暂时地接收电功率直到达到通过照明装置测量的特定光水平或温度。
由于电阻加热器16接近汞齐17和排气管13，故电阻加热器16在通电时使汞齐和排气管变暖。例如，电阻加热器16在通电时产生1-10瓦特。如图3的局部截面图所示，电阻加热器16安装成靠近汞齐17，并且通过排气管13的壁与汞齐分开。诸如玻璃杆的定位元件19位于排气管内，并且使汞齐17在排气管的密封端部20和电弧管11之间定位在排气管13内。图4-6示出了示范CFL，其中，电阻加热器呈加热细丝30或电阻丝的形式，该加热细丝30或电阻丝附接于排气管13，用于加热排气管13和汞齐17。加热细丝30围绕排气管13缠绕，并且覆盖有绝热覆盖件31。排气管13可延长成以致比常规排气管更长，以便容纳加热细丝30。例如，排气管13可延长大约5-10mm。电导线18a、18b延伸穿过绝热覆盖件31，并且使加热细丝30连接于镇流器120中的电源电路125 (图13、14)。电源电路125在灯10被打开之后使加热细丝30暂时地通电。在图8-10中，电阻加热器呈施加于电弧管11的加热层32的形式。加热层32加热电弧管11，并且可加热电弧管11中的主要汞齐和/或辅助汞齐。加热电弧管11可通过加速来自汞齐的汞的扩散而有助于缩短灯的预备阶段。加热层32示出为施加于电弧管11的外表面。然而，加热层32可施加于电弧管11的内表面。加热层32可为透明或半透明的以容易地允许光透射穿过加热层。用于加热层的构造的示范材料为掺氟氧化锡(TFO)。加热层32在图9b中示出为与形成电弧管11的玻璃层33和涂覆电弧管11的内侧的磷光体层39有关。灯10具有螺旋状中心部34以及第一和第二大致直端部35、36。第一和第二加热器电极37、38分别位于第一和第二端部35、36处，以将来自电源电路125(图13、14)的功率传输到加热层32。电源电路125在灯10被打开之后使加热层32暂时地通电。不是加热层或除了加热层之外，一个或多个加热丝或细丝可施加于电弧管11。此夕卜，不同电阻加热器可组合在一个灯上。例如，加热层32可与定位成与排气管13相邻(见图1-7)的电阻加热器16、30组合，以同时加热排气管、萊齐和电弧管。在图11中示出用于15W紧凑型荧光灯(具有或不具有与排气管相邻的电阻加热器)的比较示范制图预备阶段测量。上曲线表示具有排气管加热器的灯，排气管加热器在灯被打开时操作达30秒。可看到，具有排气管加热器的灯的最初流明输出比不具有加热器的灯更高，并且保持更高达预备阶段测量的全部300秒。具有排气管加热器的灯比不具有加热器的灯更快速地达到80%光通量水平。在图12中示出用于20W紧凑型荧光灯(具有或不具有施加于电弧管的加热)的比较示范制图预备阶段测量。上曲线表示具有电弧管加热器的灯，其在灯被打开时操作达60秒。可看到，具有电弧管加热器的灯的流明输出比不具有加热器的灯更快速地上升，并且比不具有加热器的灯更快速地达到80%和100%光通量水平二者。图13示出了示范照明系统100，其包括通过诸如调光器或开关的光源控制装置110与镇流器120联接的AC功率源102。照明系统100包括荧光照明装置，其包括镇流器120和一个或多个荧光灯130。灯130中的排气管、电弧管和/或汞齐被由电源电路125提供功率的电阻加热器R加热。图13和图14中的电阻加热器R示意性地表示在图1-10中示出和以上描述的加热器中的一个或多个。镇流器120能够依靠从源102提供的功率操作，以驱动诸如CFL的一个或更多个荧光灯130。示范镇流器120装备有主要功率转换系统以及镇流器控制器129。主要功率转换系统经由具有用于接收AC输入功率的第一和第二输入端子121a和121b的镇流器输入件121与AC源102和控制装置110操作性地联接。在某些实施例中，EMI滤波器122联接于输入件121。整流器电路124与输入件121联接(例如，通过EMI滤波器122与第一和第二输入端子121a、121b联接)。整流器电路124包括一个或多个无源或有源整流器(例如，二极管)以将AC输入功率转换成整流器DC功率。DC功率提供给第一和第二整流器输出端子124a和124b。镇流器120进一步包括具有一个或多个功率转换电路127、128的输出功率级，该一个或更多个功率转换电路127、128与整流器输出端子124a和124b操作性地联接以转换整流器DC功率以给(多个)荧光灯提供镇流器输出功率。在某些实施例中，DC总线电容Cdc或缓冲器电容连接在整流器输出端子124a、124b和输出功率级126之间。输出功率级126包括变换器128以经由输出端子128a和128b为(多个)荧光灯130提供AC镇流器输出功率。在某些实施例中，输出功率级126进一步包括与整流器输出端子124a和124b联接的DC对DC转换器电路127。DC对DC转换器127可在某些镇流器实施中省略，其中，变换器128直接转换整流器124的输出，以给(多个)荧光灯130提供AC输出功率。其中包括=DC-DC转换器127可实施功率因数(factor)校正(PFC)以控制镇流器120的功率因数，或者功率因数校正可在有源整流器124中进行。在两种情况下，镇流器控制器129设置以通过控制DC对DC转换器127和变换器128中的一个或两个而调节输出功率。用于电阻加热器R的电源电路125与整流器输出端子124a、124b操作性地联接，并且从整流器124接收功率。电源电路125在灯被打开之后将电功率暂时地供应给电阻加热器R。电源电路125可包括计时器，在照明装置被接通之后，该计时器在预定时间段期满之后自动地切断电阻加热器R。例如，照明装置可通过光源控制器110中的拨动开关接通。电源电路125将在照明装置被接通之后使电阻加热器R保持通电达预定时间段(例如，小于5秒、5秒、10秒、20秒、30秒、60秒、90秒、120秒、大于120秒等)，并且接着在(多个)灯130保持打开时在预定时间段期满之后自动地切断电阻加热器R。图14示出了 EMI滤波器122、整流器124和示范电源电路125的附加细节。EMI滤波器包括具有输入并联电容CF、串联电感LF和又一个并行滤波器电容CF的C-L-C滤波器电路。无源全桥整流器124利用形成整流器桥电路的二极管D1-D4构造，该整流器桥电路通过EMI滤波器122接收AC输入功率，并且在整流器输出端子124a和124b处提供整流器DC输出功率。示范电源电路125包括晶体管Ql和Q2。当照明装置从关闭切换到打开时，晶体管Ql是打开的(即，导电的)，并且晶体管Q2是关闭的(即，非导电的)。当晶体管Ql是打开的时，它从电阻加热器R传导电流。因此，电阻加热器R是打开的，并且它的操作被晶体管Ql控制。预定时间段由通过电阻器R2和电容器C2建立的计时器确定，Ql在该预定时间段处关闭以使电阻加热器R断电。当达到由R2和C2确定的预定时间段时，晶体管Q2打开，这将晶体管Ql的基级(base)拉低，从而关闭Ql并且使电阻加热器R断电。用于在照明装置被接通之后使电阻加热器R操作达大约7.2秒的R2和C2的示范值为330k Ω和22 μ F。各种计时器电路(包括增减计数器、基于处理器的计时器、计时器集成电路等)可合并到电源电路125中，以便确定预定时间段。作为计时器和在预定时间段期满之后使电阻加热器R断电的替代性方案，电源电路125可包括用于在特定光水平或特定温度水平处使电阻加热器R断电的传感器。 应当明显的是，本公开是作为实例，并且可在不背离包含在本公开中的教导的合理范围的情况下通过添加、修改或者删除细节而做出各种改变。因此，本发明不受限于本公开的特别细节，除了所附权利要求必需地如此限制的范围。
权利要求
1.一种荧光照明装置，包括: 电弧管(11); 排气管(13)，其从所述电弧管(13)延伸； 汞齐(17)； 电阻加热器(16，30，32)，其定位成与所述电弧管(11)和所述排气管(13)中的至少一个相邻；和 电源电路(125)，其与所述电阻加热器(16，30，32)操作性地联接， 其中，当所述荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，所述电源电路(125)使所述电阻加热器(16，30，32)暂时地通电，由此在所述电阻加热器(16，30，32)通电时加热所述电弧管(11)和所述排气管(13)中的至少一个，并且在所述加热之后使所述电阻加热器(16，30，32)自动地断电。
2.根据权利要求1所述的荧光照明装置，其特征在于，在所述照明装置从所述关闭状态切换到所述打开状态之后，所述电源电路(125)在预定时间段之后使所述电阻加热器(16，30，32)自动地断电，其中，所述电源电路(125)被包括在用于为所述荧光照明装置提供功率的镇流器(120)中，并且其中，所述预定时间段不大于120秒。
3.根据权利要求1所述的荧光照明装置，其特征在于，所述电阻加热器包括加热所述排气管(13)和所述汞齐(17)的、附接于所述排气管(13)的加热细丝(30)。
4.根据权利要求1所述的荧光照明装置，其特征在于，所述电阻加热器包括所述电弧管(11)上的加 热层(32)。
5.一种荧光照明装置，其包括: 电弧管(11); 排气管(13)，其从所述电弧管(11)延伸； 汞齐(17)，其位于所述排气管(13)内； 电阻加热器(16，30)，其定位成与所述排气管(13)相邻；和 电源电路(125)，其与所述电阻加热器(16，30)操作性地联接， 其中，当所述荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，所述电源电路(125)使所述电阻加热器(16，30)暂时地通电，由此在所述电阻加热器(16，30)通电时加热所述汞齐(17)和所述排气管(13)，并且在所述加热之后使所述电阻加热器(16，30)自动地断电。
6.根据权利要求5所述的荧光照明装置，其特征在于，所述电阻加热器包括附接于所述排气管(13)的加热细丝(30)，其中，所述荧光照明装置还包括覆盖所述加热细丝(30)和所述排气管(13)的绝热覆盖件(31)。
7.根据权利要求5所述的荧光照明装置，其特征在于，还包括附接于所述排气管(13)的托架(14)，所述托架(14)使所述电阻加热器(16)保持在所述汞齐(17)附近，其中，所述托架(14)包括导热材料，其将热从所述电阻加热器(16)容易地传导到所述排气管(13)。
8.一种荧光照明装置，包括: 电弧管(11); 排气管(13)，其从所述电弧管(11)延伸； 汞齐(17)； 电阻加热层(32)，其位于所述电弧管(11)上；和电源电路(125)，其与所述电阻加热层(32)操作性地联接， 其中，当所述荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，所述电源电路(125)使所述电阻加热层(32)暂时地通电，由此在所述电阻加热层(32)通电时加热所述电弧管(11)，并且在所述加热之后使所述电阻加热层(32)自动地断电。
9.根据权利要求8所述的荧光照明装置，其特征在于，所述电弧管是螺旋状电弧管，其包括: 螺旋状中心部分(34)； 第一大致直端部(35);和 第二大致直端部(36)， 其中，所述荧光照明装置还包括:第一加热器电极(37)，其位于所述第一大致直端部(35)处，并且与所述电阻加热层(32)和所述电源电路(125) 二者操作性地联接；和第二加热器电极(3 8)，其位于所述第二大致直端部(36)处，并且与所述电阻加热层(32)和所述电源电路(125) 二者操作性地联接。
10.根据权利要求8所述的荧光照明装置，其特征在于，所述电阻加热层(32)包括掺氟氧化锡(FTO)。
全文摘要
本发明涉及一种用于荧光灯的汞齐加热器。荧光照明装置包括电弧管(11)、从电弧管(11)延伸的排气管(13)和汞齐(17)。电阻加热器(16,30,32)定位成与电弧管(11)和排气管(13)中的至少一个相邻。电源电路(125)与电阻加热器(16,30,32)操作性地联接。当荧光照明装置从关闭状态切换到打开状态时，电源电路(125)使电阻加热器(16,30,32)暂时地通电，由此在电阻加热器(16,30,32)通电时加热电弧管(11)和排气管(13)中的至少一个，并且在所述加热之后使电阻加热器(16,30,32)自动地断电。
文档编号H01J61/52GK103137431SQ201210481349
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者P.卢奇, G.绍博, B.托罗克, M.布代, T.塔塔尔特, J.格尔格利, G.施米德特 申请人:通用电气公司