专利名称：感应电力灯组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明设备，更具体是涉及与感应电力照明应用相关的灯组件。
背景技术：
尽管不是应用很广，感应耦合照明系统是已公知的。传统的感应耦合照明系统一般包括具有由电源驱动的初级线圈(或“一次线圈”)的初级电路，以及具有感应接收初级线圈功率的次级线圈(或“二次线圈”)的次级电路。感应耦合相对于传统的直接电连接具有多种优点。首先，感应耦合灯较硬连线的灯更加安全和容易连接和断开。直接电连接在安装和拆除灯组件时一般必需操作电连接器。这一般比较费事还会引起电击的危险。一般的，电连接器需要至少部分暴露，因此增加了电击的危险。另一方面，对于感应耦合灯不需要任何电连接器的操作。实际上，灯组件的次级线圈简单的只需放置在初级线圈的附近以将功率提供给灯组件。第二通过省去电连接器而消除了伴随常规电连接器的问题，诸如常规的电连接器易于腐蚀和磨损，从而提高了系统的可靠性。当环境条件使电连接器处于潮湿条件时，这些问题对户外装置更为敏感。当重复使用时，机械连接装置也易于磨损而最终失效。第三，感应耦合灯固有的可以减少灯组件上的电危害。如上面提到的，灯组件与电源是电绝缘的。所有的电力必须通过感应从电源传送到灯组件。由于存在着对可以感应传送至灯组件的功率的内在限定，灯组件中的功率是受到限制的，电危害的风险被降低了。
尽管感应耦合灯提供了多种优于直接连接灯的重要优点，但是它们存在着重大的缺点。感应耦合固有的较直接电连接低效。这一部分是由于需要电能来产生和维持电磁场。常规感应耦合的低效率主要是由拙劣的调谐电路导致的。这些低效率被初级线圈和次级线圈中的震动产生的噪音和吸热的增加证明。这一效率问题在高功率灯应用中变得严重。而且已有的灯电路需要精确定位初级线圈和次级线圈以提供合理的效率水平。这需要更精确的公差，并且限制灯组件和整个灯的设计和结构。
灯具行业面临的最大的可靠性问题之一是由电线或其他导电器贯穿灯套筒而引起的。典型的，电线通过玻璃管座穿进灯的内部。由于玻璃不易于粘附和密封导线，因此存在材料上的风险会导致在电线穿过灯的位置发生泄漏。尽管已努力优化密封，但仍然存在重大的可靠性问题。
对于常规感应电力灯，还存在伴随着灯电路元件暴露在环境中而产生的可靠性问题，比如，来自环境中的水或者湿气可能会损害电路元件。为了解决这一问题，至少一个感应电力照明系统将整个灯组件密闭在密封的套筒中。Hutchisson等的美国专利US5,264,997种披露了一种灯，该灯安装在印刷电路板上，与次级线圈间隔多个接线端子。印刷电路板包括各种感应耦合操作所需的电子元件。分隔外壳和透镜部分相互密封而形成围绕灯、印刷电路板和次级线圈的不漏外壳。外壳具体的设置为适合接受次级线圈和与容纳初级线圈的灯座相互安装的形状。尽管密封外壳提供了改进的对环境条件的保护，但是它相对来说体积大，并且仅仅提供按照透镜方向透射的光线。
由此可见，仍然需要一种效率高、在各种条件下具有改进的可靠性、并且容易适合多种不同灯结构的感应耦合灯组件。
发明内容
上述问题通过本发明得以解决，其中灯组件中设有灯、为灯提供电力的感应次级线圈和电容器。电容器与灯和次级线圈串联，并且其在工作频率下的电抗约等于或者略小于灯和次级线圈在工作温度下的合成阻抗。结果，灯电路在谐振或者接近谐振条件下工作。对于放电灯，串联的电容器还起到限制次级电路中的电流的作用，排除电流非控制的增加，不然对于放电灯会发生上述问题。
另一方面，本发明提供一种感应电力灯组件，其中整个灯组件电路密封在透明套筒中。优选地，整个灯组件电路，包括次级线圈和任何相关的电容器，被密封在灯的套筒里。在可选实施例中，次级线圈和灯，以及任何电容器和启动装置被容纳在第二封闭的塑料、特富龙、玻璃或者石英套筒中，并且没有电线或其他部件穿过该套筒。在第二套筒与所述灯套筒之间的空间优选抽空或者填充功能气体以提供所需水平的热传导或热绝缘。
在另一方面，本发明提供远程启动开关以提供对放电灯的预加热。在灯启动期间的特定时间段内，开关使在次级线圈上的电极短路。此外，该电路还可以具有串联的电阻器以限制预加热电流。在一个实施例中，开关为优选由在灯控制电路中的相应线圈产生的电磁场来启动的电磁开关。
本发明提供一种用于感应电力照明的简单廉价的灯组件。由于灯组件在谐振或接近谐振条件下进行工作，因此具有高的功率因数以及高的效率。通过生热性减少了能量消耗，并且即使在相对高功率的应用下，也提供感应耦合的安静工作。次级线圈的效率不需要初级线圈与次级线圈的精确对准，因此允许灯和灯组件在布置和结构上具有更大的自由度。密封套筒提供具有改进的对环境防护的灯电路，而没有限制光线从灯的传输。尽管具有许多光源，发出的光谱基于套管材料的特定的透射性也许有损耗，比如，有些材料对紫外光不是高透射性的。本发明允许功能性气体截留在密封的套筒中，以增加或减少灯与环境的隔离程度。此外，通过将整个灯电路密闭在灯套筒中，可省去对穿过套筒的电线或者电导线的需要。这在大大减少生产损失的同时，在很大程度上提高了灯的可靠性。同时，本发明的电磁开关提供了一种常规启动电路的廉价和可靠的备选方案。
以下，结合附图对本发明进行详细说明，本发明的这些以及其他目的、优点和特征变得更加明显。
图1为根据本发明一个实施例的灯组件的截面图；图2为垂直于图1所示截面图的图1所示灯组件的截面图；图3为根据本发明一个实施例的灯电路的示意图；图4为具有白炽灯的另一种可选灯组件的截面图；图5为具有带通用基座的白炽灯的另一种可选灯组件的截面图；图6为具有卤素灯的另一种可选灯组件的截面图；图7为具有在灯套筒外侧设有基座的卤素灯的另一种可选灯组件的截面图；图8为具有不带基座的卤素灯的另一种可选灯组件的截面图；图9为具有不带外套筒的荧光灯的另一种可选灯组件的截面图；图10为具有T-5或T-8型荧光灯的另一种可选灯组件的截面图；图11为用在图10所示灯组件中的灯电路的示意图；图12为用在图10所示灯组件中的另一种可选灯电路的示意图；图13为用在图10所示灯组件中的又一种可选灯电路的示意图；图14为用在图10所示灯组件中的另外一种可选灯电路的示意图；图15为具有PL型荧光灯的另一种可选灯组件的截面图；图16为具有PL型荧光灯的另一种可选灯组件垂直于图15所示截面的截面图；图17为另一种可选灯组件的局部截面分解图；
图18为图16所示另一种可选灯组件的一部分的截面图；图19为另一种可选灯组件的一部分的截面图；以及图20为又一种可选灯组件的一部分的截面图。
具体实施例方式
根据本发明一个实施例的灯组件如图1和2所示，并且一般被标记为10。为了公开的目的，本发明首先结合被改装在38瓦条件下使用的例如用于水处理装置中的常规PL-S型11瓦紫外线(紫外线)灯进行描述。灯组件10通常包括灯电路12和外套筒70。灯电路12包括次级线圈14、电容器16和灯18，全部串联(参见图3)。次级线圈14感应接收来自相关镇流器(未示出)的初级线圈(未示出)的功率。串联电容器16经过将在后面详细描述的特定调谐，以使灯电路在特定操作条件下谐振操作。整个灯电路12完全封闭在外套筒70中，包括次级线圈14、电容器16和灯18。至少一部分外套筒70是透明的，并且没有电线或其他元件穿过。
尽管结合PL-S型38瓦紫外线灯对下述实施例进行说明，本发明旨在或适于用于各种类型或样式的灯，包括放电灯，白炽灯，脉冲白光灯和发光二极管(“LED”)灯。本公开提供多种显示白炽灯和放电灯的其他可选择的实施例。这些实施例用以解释本发明的广泛应用和适用性，并非是对权利要求范围的限定。
多种用于启动本发明的感应电力灯组件的镇流器对本领域技术人员来说是已公知的。因此，不再对镇流器进行详细描述。特别适用于说明性实施例中的PL-S型38W紫外线灯的镇流器在于2000年6月12日提交的，申请号为No.90/592194，标题为“流体处理系统(FluidTreatment System)”的美国专利申请中公开，该申请在此作为参考被整体引用。该镇流器适于为本发明公开的所有实施例提供有效操作。
I.灯的结构如上所述，PL-S型38W紫外线灯优选包括用于封闭灯电路12以保护其不受环境影响(参见图1和图2)的外套筒70。外套筒70优选包括主体90和盖92。主体90一般为具有开口端和封闭端的圆柱形管。灯电路12安装进主体90后，盖92在主体90的开口端上密封以完全封闭灯电路12。灯电路12一般包括次级线圈14、电容器16和灯18。如下所述，灯电路12还可以包括启动器35(参见图2)。灯18为一般常用的具有石英套管的PL-S型灯，该石英套管具有两个相互连接共同限定处室28的平行的腿部72a-b。室28被部分抽空并且含有所需放电气体，比如水银蒸汽。管座32a-b设置在每个腿部72a-b的底部。一对普通的或者定制设计的电极26a-b被设置在室28内，在每个管座32a-b的顶部安装一个。在这个实施例中，外套管70优选由石英制成以高效地透过紫外光。在非紫外线的应用中，外套管可由玻璃、特富龙或者塑料制成，部分取决于灯产生的热和灯的工作环境。例如，另一种可选择的外套管由一定长度具有密封相对端(未示出)的特富龙管制成。特富龙管可以被装配在灯组件的剩余部分上，并且其相对端可被卷起，或者密封以封闭特富龙套筒。优选的，特富龙管的每一端利用热和压力向自己折回并卷曲。
灯组件10还包括基座50和支板86，以将灯18的相对端保持在外套筒内。基座50一般为圆柱形且其尺寸适于被紧密装配在外套筒70内。除了保持灯18的一端外，基座50还容纳灯电路12的多种电子组件。基座50限定出圆形的凹槽80以容纳次级线圈14的绕组，一对缝隙82a-b以容纳每个腿部72a-b的底端，和一对孔隙84a-b以容纳电容器16和任何所需的启动器35。灯组件10还可以包括设置在次级线圈和电极36a-b之间的热反射器58。热反射器58的形状优选为匹配在其安装位置的灯套筒52的端面形状，并且优选由常用的反射材料制备，比如铝或在适合基底上的铝箔。支板86一般为盘形并且其尺寸的设定使其紧密地装配在外套筒70内。支板86优选包括凸出部88，以摩擦装配在石英套筒52的腿部72a-b之间。基座50和支板86的精确设计和结构在不同的应用中是变化的，取决于外套管70和灯电路12的各种部件的设计和结构。基座50和支板86优选由可以经受高温的材料制备，比如陶瓷或者高温塑料。
在一个实施例中，在外套筒70和灯套筒52之间的空隙96被构造以提供具有所需导电性或绝缘性的灯组件。例如，空隙96可以被抽空以使灯与冷的环境隔绝。另一种选择是，空隙96被填充较重的气体，如氩和氖，或者填充流体以在热环境下传导热。在热环境下从灯传导热将有助于保护灯不致过热，并且有助于提供最大强度。
在大多数应用中，灯组件10还可以包括可使镇流器感应灯组件10存在的机构。这使镇流器只有当安装灯组件10时才能启动初级线圈(未示出)。尽管感应机构在许多应用中并非必要的，特别是在低功率应用中，但是其确实提供了更有效的设计以节约能量、减少生热，并且保护初级线圈免于伴随持续的操作引起的某种类型的损害。在一个实施例中，灯组件10包括感应磁体60和镇流器(未示出)，或者相关的控制电路，包括被感应磁体60启动的簧片开关(未示出)。更具体而言，当灯组件10被安装时，感应磁体60设置在靠近簧片开关(未示出)处。来自感应磁体60的磁场导致簧片开关62关闭，由此向镇流器或控制电路提供信号表明灯组件10已处于适当的位置。感应磁体优选安装在基座50上，但是也可以安装在其他所需的位置。另一种选择是，感应磁体60和簧片开关(未示出)可以被机械开关(未示出)取代。比如，开关可被设置在通过灯组件10的安装而机械关闭的位置上。另一种选择是提供灯以手动启动的on/off开关，例如有选择地开和关镇流器的拨动开关。
II.灯电路现在将结合上述的PL-S型38W紫外线灯(参见图1和2)说明灯电路12。如上所述，灯电路12通常包括灯18、次级线圈14和电容器16。灯电路12的示意图如图3所示。在这一实施例中，灯电路包括单个次级线圈14，优选由小直径导线22构成的线圈构成。次级线圈14的精确特性将作为初级线圈(未示出)和负载(如灯)的函数而随着应用的不同而变化。导线22优选常用的磁导线或绞合线(LITZ)，取决于功率设定和热耗散。导线优选环绕环形凹槽80内的基座50进行缠绕，这使次级线圈14具有中空芯。如果需要，中空芯24可以被其他常用芯取代。导线的类型、导线匝数和芯的直径(以及由此得到的导线匝的直径)将随着应用的不同而变化，取决于各种因素例如初级线圈和灯18的负载特性。选择次级线圈14的电感作为工作频率和负载(即灯)在供给功率下的阻抗的函数。更具体而言，次级线圈14的电感由下式确定 在38瓦的实施例中，次级线圈14被构造以接收来自在大约100千赫的频率下工作的初级线圈的功率。次级线圈14包括72匝导线而初级线圈包括135匝导线。在所述的38瓦实施例中，次级线圈14在100千赫频率时具有196微亨的电感值，具有大约123欧姆的电抗值。次级线圈14优选安置在灯组件10的基座50中。选择次级线圈的直径，使其紧密装配在基座50内。次级线圈14通过引线51a-b与灯18电连接。尽管次级线圈优选为圆形，其也可以依据应用的不同而变化。例如，次级线圈可以为方形、椭圆形、三角形、梯形、六边形、或者甚至为球形。次级线圈优选与初级线圈同心设置在外部或内部，或者两个线圈可端对端地设置。
选择电容器16，以考虑机械约束提供最佳的功率因数校正，由此在灯电路中提供谐振。功率因数优选.90或更大，并且更优选为.96或更大，但是在一些应用中低一些的值也是可以接受的。没有足够的功率因数修正，次级线圈中的电抗性电流将会反射回到初级线圈中，成为更低阻抗负载。这将导致在工作功率和电流条件下的向上漂移，以及以在初级电路中的热增量方式产生的更高耗损。这一效果与初始的预期是相反的，但这确实是由于串联谐振初级电路的反射阻抗的相反性质产生的。试验已经揭示在因数低于.90时，在初级线圈中的电抗性电流和损耗增加得非常快。这可能具有对效率有不良影响的材料，尤其是当这些损耗被附加到由耦合因子和dc阻抗导致的损耗时。总的来说，选择电容器16，以具有约等于或者略小于灯18在其工作温度时其电阻阻抗和次级线圈14的电抗阻抗。类似于次级线圈14的电感，选择电容器的电抗作为给定功率下的工作频率和负载(即灯)阻抗的函数。更具体而言，根据下式选择电容器的电抗 在该电抗值时，电容器16、次级线圈14和灯18将在接近谐振条件下进行工作，提供高的功率因数并由此提供高效率。在说明性实施例中，电容器16为接近12.9纳法(nf)。该值将响应初级线圈(未示出)、次级线圈14和/或灯18的变化而改变。
如上所述的次级线圈和电容器公式给出了粗略大致的所需电容和次级线圈电抗值。为了得到更精确的值(并且由此精确调谐功率因数，限流效果和总体工作参数)，可以使用循环测试程序。在一些应用中需要该循环测试以得到在所需次级电路中的效率水平。这些设计的工作参数包括预加热、触发电压和工作电流。所有的这些参数可以随比率、电容和电感的变化，通过调谐过程来配置。
虽然电容器16优选在灯18处于工作温度时根据次级线圈14和灯18进行调谐，电容器16也可以在其它时间调谐以提供最优的效率。比如，在需要大电流以启动灯的放电灯中，本发明可以用于在启动时增益电路。在这样的应用中，选择电容以具有约等于次级线圈和电灯在启动温度(而不是工作温度)下的联合阻抗的电抗。这将增加灯电路在启动期间的效率，允许使用具有更低电流最大值的镇流器。
根据等离子体的性质，放电灯试图维持电压在基本上恒定的固有电压值处。结果，当次级线圈14产生超过灯的固有电压的电压时，灯将消耗过多的功率。由于放电灯的阻抗响应电流而降低，因此灯电压产生不断增加的更大的电流直至电路极限或自毁。上述问题通过电容器16得以解决，其作用是限制供给灯的电流。电流限制功能是电容器的固有特性。已确定使次级线圈处于谐振的电容值约等于能提供合适电流限制的电容值。相应地，已确定在本发明中通过选择电容值以提供合适的整体功率因数获得电流限制功能。
本发明被并入放电灯组件时，灯电路12优选包括常用的启动器35(参见图2)，辉光灯泡或者其他相等同的装置。启动器和辉光灯泡是已公知的，因此不再在本申请中详细描述。在放电灯组件的一个实施例中，常用启动器被远程启动开关替代，比如电磁开关34(参见图3)。电磁开关34在电极36a-b之间串联的接入，由此有选择地允许开关34关闭电极36a-b间的电路。当关闭时，开关34允许电流直接流过电极36a-b，而不是通过需要电弧击穿气体。结果是，当开关34关闭时，电极36a-b被快速加热。优选基本垂直于初级线圈电磁场的方向设置电磁开关34，以使电磁开关34不被初级线圈的电磁场启动。取而代之，分离的线圈38设置在电磁开关34附近，在此其可以被充电以选择性关闭开关34。微处理器40优选控制线圈38的工作，由此控制电磁开关。微处理器40被编程在每次灯电路被通电时，在一个固定时间间隔内给线圈38充电。这关闭电磁开关，同时短路电极36a-b。另一种选择是，微处理器40可以被常用的单次计时器电路(未示出)替代，单次计时器被构造用以在每次灯启动时，给线圈充电所需时间。
III.其他可选实施例灯组件的配置在不同的应用中也许有显著的变化，大体上取决于灯的类型和相关的功率要求。本发明可以进行改进以允许在更广泛种类的现有的照明系统中使用。下列备选实施例描述了适于各种用途的多种可选实施例。这些备选实施例旨在说明本发明的广泛的适应性，而非是穷举性的。
图4示出了将本发明应用于白炽灯中的另一可选实施例。在该实施例中，灯组件110包括玻璃套筒152和塑料基座150。玻璃套筒152一般为灯泡形，并且包括向里弯折并且通常为圆柱形的管座132。次级线圈114围绕管座132安装在玻璃套筒152内。灯丝136以常规方式安装在次级线圈上向上延伸至玻璃套筒152的球形部分。与上述实施例不同，本实施例中基座150装配到玻璃套筒152的外部。基座被构造与相应的插座(未示出)相互固定。所示基座150一般为圆形并且包括被构造用以快速配合进入相应的插座(未示出)中的环形凹进部156。基座150还包括上凸缘158以提供用于从插座(未示出)上移走灯组件110的抓紧边。但是，基座150可以具有多种不同的结构以允许灯组件与各种不同的插座机械连接。例如，基座可以是带有外螺纹的。如图所示，灯组件110优选包括感应磁体160。感应磁体160可以被装配到基座150底面上的相应的保持壁162上。如上所述，感应磁体160与磁性启动开关协同作用，以提示初级线圈或者控制电路灯组件110的存在。这使初级线圈只有在灯组件110处于适当的位置时才被通电。如图5所示，白炽灯组件110’可以被构造以能与常规的通用基座进行工作。在该实施例中，基座150’包括一对安装插脚156a-b，其可以与常规的通用基座灯插座(未示出)中的匹配插槽互锁。
图6示出了应用于卤素灯中的本发明的另一可选实施例。在该实施例中，灯组件210一般包括石英套筒252和陶瓷基座250。选择套筒252和基座250的材料，以能承受卤素灯工作时特别高的温度。石英套筒252优选完全密封，并且不包括任何贯穿的元件，如导线或其他电连接器。灯丝236、次级线圈214和电容器216被封闭在石英套筒252内。在一些应用中，电容器216对于提供可接受的效率水平不是必需的，因此相应可以去掉。灯组件210进一步包括设置在灯丝236和次级线圈214之间的热反射器258。基座250可包括四分之一圈的螺纹256a-b，其在相应的插座(未示出)中相互螺纹配合。基座250可具有另一种可选择的结构以便于安装在插座上。感应磁体260优选安装到基座250的内底面上。
在可选择的卤素灯组件210’中，石英套筒252’被缩短以刚好终止于基座250’的颈部(参见图7)内。次级线圈214’被移到石英套管252’的外部，并且设置在基座250’中。在这个实施例中，次级线圈214’与灯丝236’热量的绝缘。该实施例还可以包括感应磁体260’。
在另一个可选的卤素灯组件210”中，基座被省去，而感应磁体260”被移入密封石英套筒252”的内部。如图8所示，石英套筒252”限定了完全围绕套筒252”延伸的环形的凹进部256”，以使灯组件210”可被快速配合进入相应的插座(未示出)中。
另一个可选择的实施例如图9所示。在该实施例中，灯组件310包括设置在灯套筒352外部的基座350，并且灯组件310不包括外套筒。灯套筒352封闭电极336a-b以及所需的放电气体如水银蒸汽。次级线圈314、电容器316、任何所需的启动机构(比如常用的启动器或者如上所述的磁性启动开关)以及所有电连接器被容纳在基座350内，但是在灯套管352外部。基座350被构造用以与常规通用基座相对应，并且包括一对安装插脚356a-b，其可以与灯插座(未示出)中的匹配插槽互锁。基座350也可以选择被构造用以与其他插座结构相匹配。感应磁体360优选安装在基座350中。如果需要，该灯组件310也可以增加外套筒(未示出)以增加其对环境的防护。如果包括外套管，外套筒优选除了基座350围绕整体灯组件延伸。基座350被安装在外套筒的外部以使其可与灯插座相互配合。
图10和图11示出了应用于T5或T8型荧光灯中的本发明的另一可选实施例。灯组件410包括加长的玻璃套筒452和一对次级线圈414a-b，每个位于套筒452的一端。由于两个次级线圈414a-b处于不同的物理位置，电源优选被构造用以包括两个分离的初级线圈(未示出)，分别为两个次级线圈414a-b提供电能。两个初级线圈设置在邻近相应的次级线圈处。典型地在线圈414a-b之间均匀分配电能，但是并非严格必须。优选次级线圈414a-b被设置相反极性，每一个初级线圈和次级线圈结合被构造，用以保持给灯供电所需的半电压和电流。套筒452优选包括在每一相对端形成的环形管座432a-b以容纳次级线圈414a-b。电极436a-b与每一个次级线圈414a-b电连接。电容器416串联连接在两个次级线圈414a-b之间。计算该实施例中的电容器416a-b的值的优选方法是，假定只使用一个线圈，根据上述的方法(与披露的第一个实施例有关)对电路进行初始分析。然后将这种假定情况下的单个电容值二等分，作为本实施例中两个电容416a-b中每一个的电容值。可选用的端盖420a-b，优选由铝制成，被装配在套筒452的相对端上。灯组件410可以包括常用启动器435，如图11所示。在这个实施例中，需要在两个次级线圈414a-b之间提供导体498a-b。导体498a-b优选包含在灯套管452中。作为另一种可选方式，磁性开关434a-b，或者其他远程启动开关可以替代常规启动器。如图12所示，灯组件410’包括串联安装在每个次级线圈414a-b’和其相应的灯丝或电极436a-b’之间的分离开关434a-b。通过关闭该开关434a-b，从每个次级线圈414a-b’的电能直接提供给相应的灯丝。在这个实施例中，在次级线圈414a-b’之间只有一个导体498’。电容器416’沿导体498’串联连接。
图13示出了用于双线圈灯组件410”的另一可选电路。在这个电路中，在两个次级线圈414a-b”之间不需要导体。代替的是，每一个次级线圈414a-b”包括专用开关434a-b”和专用电容器416a-b”。灯控制器优选被构造用以使两个开关434a-b”同时打开和关闭。计算电容器416a-b”的电容值的最优方法是，假定只使用一个次级线圈根据第一个实施例公开方法对电路进行初始分析。然后二等分该假定配置的单个电容器的电容值，以作为本实施例的两个电容器416a-b”中每一个的电容值。在一些应用中，电能不能在两个次级线圈之间均匀分配。在这样的实施例中，两个电容器的电容值间的比率应该与两个次级线圈之间的功率比率相当。
图14示出了用于双线圈灯410的另一个可选电路。在该实施例中，仅设有一个次级线圈414。次级线圈414与位于灯相对端的电极436a-b连接。该电路包括在线圈间延伸的一对导体498a-b。设有常规启动器435或其他启动机构，比如磁性开关，用以启动灯。在这一实施例中，优选根据第一个披露的实施例的方法选择电容器416的电容值。
本发明应用在PL型荧光灯中的另一个可选择的实施例如图15和图16所示。在这一实施例中，整个灯电路被封闭在灯套管552中，并且不包含外套管。如图所示，灯组件510包括具有两个相互连接的腿部502a-b的灯套管552。该灯组件510可以包括上述任何种类的双线圈灯电路。为了说明的目的，该实施例结合灯组件510进行描述，该灯组件具有安装在每个腿部502a-b的基座上的分离的次级线圈514a-b。两个次级线圈514a-b优选由围绕或者邻近灯组件510一端的一个初级线圈提供电力。每个次级线圈514a-b与电极536a-b、电容器516a-b和磁性启动开关534a-b串联。如上所述，结合实施例13所述的实施例选择每个电容器516a-b的电容值。该灯组件510还可以包括感应磁体560。
具有可选用的密封结构的可选择灯组件610如图17和图18所示。如分解视图17所示，灯组件610一般包括锁紧环602，外套筒670，灯618和基座650。锁紧环602、外套筒670和基座650配合密封灯组件610。如图18所示将更清楚，基座650包括用以容纳次级线圈614和灯618的圆柱形中心部分652。更具体而言，灯618安装在印刷电路板组件(“PCBA”)654上，该印刷电路板组件优选支承灯组件610中的任何电容器或启动机构。灯/PCBA的组合件例如通过固定零件或者快速配合的方式被安装在基座650上。基座650还可以包括围绕基座650的环形沟槽656，用于容纳外套筒670的端部。一个O型圈604围绕中心部分652装配在环形沟槽656中。基座650可以包括环形肋(未示出)用以防止O型圈604拱上中心部分652。一旦被安装，O型圈604设置在外套筒670的内径和基座650的中心部分652的外径之间。在该位置，O型圈604不仅仅提供有效的防水密封，而且还可以作为震动阻尼器以对灯和外套筒670之间震动进行减震。外套筒670一般为具有封闭端和开口端的圆柱形管。围绕外套筒670的开口端设有卷边672或者其他凸缘。外套筒670通过锁定环602安装固定在基座650上。锁定环602一般为环形并且装配到外套筒670和基座650上。锁定环602通常具有倒L形状的截面，并具有径向腿部674和轴向腿部676。径向腿部674与卷边672接合，轴向腿部676与基座650的外表面接合。另一种选择是，如图19所示，锁定环602’和基座650’也可以被构造成可使轴向腿部676’可被装配到环形沟槽656’中。在两个实施例中，轴向腿部676或676’被固定在基座650或650’上以将外套筒670锁定在基座650的环形沟槽656中。锁定环602可以用各种连接方式附接在基座650上。例如锁定环602可以通过声波或者热焊接的方式附接到基座650上。另一种选择是，灯组件610”可包括下凸缘678(参见图20)的锁定环602”，以使锁定环602’被快速装配到基座650’上，或者可以在锁定环和基座上设置螺纹(未示出)，以使锁定环螺纹固定到基座上。
上面描述的为本发明的多种实施例。只要没有偏离所附权利要求中所限定的精神和范围，可以作出多种改进和变化，所述权利要求依据专利法的等同原则进行解释。任何以单数形式对权利要求中的部件进行的引用，例如用“一个”、“这个”和“所述”，不应解释为是限制该部件为单个的。
权利要求
1.一种感应电力灯组件，包括用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈，所述感应初级线圈具有电抗；与所述次级线圈串联设置的灯，所述灯具有阻抗；和与所述感应次级线圈和所述灯串联设置的电容器，所述电容器选择具有基本上等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述电抗的电抗值，由此所述电容器、所述灯和所述次级线圈基本上在谐振条件下工作。
2.如权利要求1所述的灯组件，其中所述次级线圈的所述电抗进一步被限定为工作电抗；所述灯的所述阻抗进一步被限定为工作阻抗；其中当所述灯和所述次级线圈基本上处于工作温度时，所述电容器、所述灯和所述次级线圈基本上在谐振条件下工作。
3.如权利要求2所述的灯组件，其中所述次级线圈进一步被限定为绞合线线圈。
4.如权利要求2所述的灯组件，其中所述次级线圈进一步被限定为磁导线线圈。
5.如权利要求3所述的灯组件，其中所述灯组件包括围绕并完全密闭所述次级线圈、所述灯和所述电容器的封闭套筒，所述套筒未被贯穿。
6.如权利要求5所述的灯组件，其中所述封闭套筒对所需波长的光基本上是透明的。
7.如权利要求3所述的灯组件，其中所述灯包括灯套筒，所述电容器和所述次级线圈被完全封闭在所述灯套筒中，由此所述灯套筒未被贯穿。
8.如权利要求7所述的灯组件，其中所述灯套筒对所需波长的光基本上是透明的。
9.如权利要求8所述的灯组件，其中所述灯进一步被限定为白炽灯。
10.如权利要求8所述的灯组件，其中所述灯进一步被限定为放电灯。
11.如权利要求8所述的灯组件，其中所述灯进一步被限定为发光二极管。
12.如权利要求3所述的灯组件，其中所述次级线圈与所述灯同轴。
13.一种感应电力灯组件，包括用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈，所述感应次级线圈具有电抗；与所述次级线圈串联设置的灯，所述灯具有基本上等于所述次级线圈的所述电抗的阻抗值；和与所述次级线圈和所述灯串联设置的电容器，所述电容器具有基本上等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述电抗的电抗值。
14.如权利要求13所述的灯组件，其中所述次级线圈的所述电抗进一步被限定为工作电抗；所述灯的所述阻抗进一步被限定为工作阻抗；其中当在所述灯和所述次级线圈基本上在工作温度时，所述灯和所述次级线圈基本上在谐振条件下工作。
15.如权利要求14所述的灯组件，其中所述次级线圈进一步被限定为绞合线线圈。
16.如权利要求15所述的灯组件，其中所述次级线圈进一步被限定为磁导线线圈。
17.如权利要求15所述的灯组件，其中所述灯组件包括围绕并完全密闭所述次级线圈、所述电容器和所述灯的封闭的透明套筒，所述套筒未被贯穿。
18.如权利要求17所述的灯组件，其中所述灯包括灯套筒，所述灯套筒对所需波长的光基本上是透明的，所述次级线圈完全被封闭在所述灯套筒中，由此所述灯套筒未被贯穿。
19.如权利要求18所述的灯组件，其中所述灯进一步被限定为白炽灯。
20.如权利要求18所述的灯组件，其中所述灯进一步被限定为放电灯。
21.如权利要求15所述的灯组件，其中所述次级线圈与所述灯同轴。
22.一种感应电力灯组件，包括灯电路，包括用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈；和与所述次级线圈串联设置的灯；完全封闭所述灯电路的透明套筒。
23.如权利要求22所述的灯组件，其中所述套筒限定出围绕所述灯电路的室，所述室部分被抽空以使所述灯与外界环境隔绝。
24.如权利要求22所述的灯组件，其中所述套筒限定出围绕所述灯电路的室；并且进一步包括填充在所述室中的气体，所述气体选择用以在所述灯与环境间提供所需水平的热传导。
25.如权利要求24所述的灯组件，其中所述灯电路进一步包括与所述灯和所述次级线圈串联设置的电容器，所述电容器被完全容纳在所述套筒中。
26.一种感应电力灯组件，包括具有一对电极的放电灯；用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈，每个所述电极包括与所述次级线圈电连接的第一引线；和响应磁场在打开和关闭位置之间操作的磁力启动开关，每一个所述电极包括与所述磁力启动开关电连接的第二引线，在所述的关闭位置所述磁力启动开关短路穿过所述次级线圈的所述电极以预加热所述灯。
27.如权利要求26所述的灯组件，其中磁力启动开关，通过响应与为所述次级线圈供电的磁场垂直的磁场，而进行操作。
28.一种感应电力放电灯组件，包括具有一对电极和容纳在灯套筒内的放电气体的灯；用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈；将所述次级线圈与至少一个所述电极电连接的装置，由此当处在由感应初级线圈产生的合适的电磁场中时，所述次级线圈给所述电极提供功率；和其中所述次级线圈和所述电连接装置被封闭在所述套筒内，由此所述灯为整套装在一起的，所述套筒被完全密封并且未被贯穿。
29.如权利要求28所述的放电灯组件，其中所述感应次级线圈具有电抗，所述灯具有基本等于所述次级线圈电抗值的阻抗，所述电容器具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述电抗的电抗值。
30.如权利要求29所述的放电灯组件，进一步包括磁力启动开关，该磁力启动开关通过响应磁场而在开启和关闭位置之间进行操作，当在所述关闭位置时，所述磁力启动开关短路穿过所述次级线圈的所述电极以预加热所述灯。
31.一种感应电力白炽灯组件，包括具有容纳在灯套筒中的灯丝的白炽灯；用于接收来自感应初级线圈的功率的感应次级线圈；将所述次级线圈与所述灯丝电连接的装置，由此当处在由感应初级线圈产生的合适的磁场中时，所述次级线圈给所述灯丝提供功率；和其中所述次级线圈和所述电连接装置被封闭在所述套筒中，由此所述灯为整套装在一起的，所述套筒被完全密封并且未被贯穿。
32.如权利要求31所述的放电灯组件，进一步包括与所述感应次级线圈和所述灯串联连接的电容器，以及其中所述感应次级线圈具有电抗，所述灯具有基本上等于所述次级线圈的所述电抗值的阻抗，所述电容器具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述电抗的电抗值。
33.一种感应电力放电灯组件，包括第一和第二次级线圈；具有第一和第二电极的灯，所述第一电极与所述第一次级线圈电连接，所述第二电极与所述第二次级线圈电连接；串联连接在所述第一次级线圈和所述第二次级线圈之间的电容器；和用以预加热所述电极的启动装置，所述启动装置串联电连接在所述第一电极和所述第二电极之间。
34.如权利要求33所述的放电灯组件，其中每个所述第一次级线圈和所述第二次级线圈包括第一和第二引线；每个所述第一电极和所述第二电极包括第一和第二引线，所述第一电极的所述第一引线与所述第一次级线圈的所述第一引线电连接，所述第二电极的所述第一引线与所述第二次级线圈的所述第一引线电连接；所述电容器串联连接在所述第一次级线圈的所述第二引线和所述第二次级线圈的所述第二引线之间；以及所述启动装置串联电连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第二电极的所述第二引线之间。
35.如权利要求34所述的放电灯组件，其中所述次级线圈具有联合电抗，所述灯具有基本等于所述次级线圈的联合电抗值的阻抗，所述电容器具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述联合电抗的电抗值。
36.一种感应电力放电灯组件，包括第一和第二次级线圈；具有第一和第二电极的灯，所述第一电极与所述第一次级线圈电连接，所述第二电极与所述第二次级线圈电连接；串联连接在所述第一电极和所述第二电极之间的电容器；以及用以预加热所述电极的第一和第二远程操作开关装置，所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极和所述第一次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第一次级线圈的所述第一电极，所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极和所述第二次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第二次级线圈的所述第二电极。
37.如权利要求36所述的放电灯组件，其中每个所述第一次级线圈和所述第二次级线圈包括第一和第二引线；每个所述第一电极和所述第二电极包括第一和第二引线，所述第一电极的所述第一引线与所述第一次级线圈的所述第一引线电连接，所述第二电极的所述第一引线与所述第二次级线圈的所述第一引线电连接；所述电容器串联连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第二电极的所述第二引线之间；所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第一次级线圈的所述第二引线之间；以及所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极的所述第二引线和所述第二次级线圈的所述第二引线之间。
38.如权利要求36所述的放电灯组件，其中所述次级线圈具有联合电抗，所述灯具有基本等于所述次级线圈的所述联合电抗值的阻抗，所述电容器具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述联合电抗的电抗值。
39.一种感应电力放电灯组件，包括第一和第二次级线圈；具有第一和第二电极的灯，所述第一电极与所述第一次级线圈电连接，所述第二电极与所述第二次级线圈电连接；串联连接在所述第一电极和所述第二电极之间的电容器；以及用以预加热所述电极的第一和第二远程操作开关装置，所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极和所述第一次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第一次级线圈的所述第一电极，所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极和所述第二次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第二次级线圈的所述第二电极。
40.如权利要求39所述的放电灯组件，其中每个所述第一次级线圈和所述第二次级线圈包括第一和第二引线；每个所述第一电极和所述第二电极包括第一和第二引线，所述第一电极的所述第一引线与所述第一次级线圈的所述第一引线电连接，所述第二电极的所述第一引线与所述第二次级线圈的所述第一引线电连接；所述电容器串联连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第二电极的所述第二引线之间；所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第一次级线圈的所述第二引线之间；以及所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极的所述第二引线和所述第二次级线圈的所述第二引线之间。
41.如权利要求40所述的放电灯组件，其中所述次级线圈具有联合电抗，所述灯具有基本等于所述次级线圈的联合电抗值的阻抗，所述电容器具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述联合电抗的电抗值。
42.一种感应电力放电灯组件，包括第一和第二次级线圈；具有第一和第二电极的灯，所述第一电极与所述第一次级线圈电连接，所述第二电极与所述第二次级线圈电连接；第一和第二电容器，所述第一电容器串联连接在所述第一电极和所述第一次级线圈之间，所述第二电容器串联连接在所述第二电极和所述第二次级线圈之间；以及用以预加热所述电极的第一和第二远程操作开关装置，所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极和所述第一次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第一次级线圈的所述第一电极，所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极和所述第二次级线圈之间，用以有选择地短路穿过所述第二次级线圈的所述第二电极。
43.如权利要求42所述的放电灯组件，其中每个所述第一次级线圈和所述第二次级线圈包括第一和第二引线；每个所述第一电极和所述第二电极包括第一和第二引线，所述第一电极的所述第一引线与所述第一次级线圈的所述第一引线电连接，所述第二电极的所述第一引线与所述第二次级线圈的所述第一引线电连接；所述第一电容器串联连接在所述第一电极的所述第一引线与所述第一次级线圈的所述第一引线之间；所述第二电容器串联连接在所述第二电极的所述第一引线与所述第二次级线圈的所述第一引线之间；所述第一开关装置串联电连接在所述第一电极的所述第二引线和所述第一次级线圈的所述第二引线之间；以及所述第二开关装置串联电连接在所述第二电极的所述第二引线和所述第二次级线圈的所述第二引线之间。
44.如权利要求43所述的放电灯组件，其中所述灯具有阻抗，所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的联合电抗基本等于所述灯的所述阻抗，所述第一电容器和所述第二电容器的联合电抗基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的所述联合电抗。
45.一种制造灯组件的方法，包括以下步骤将灯与感应次级线圈连接；将电容器与灯和感应次级线圈串联连接；将灯、电容器和次级线圈插入到结构中，并密封该结构以使灯、电容器和次级线圈不穿过该结构。
46.如权利要求45所述的方法，其中选择电容器以具有基本等于或略小于所述灯的所述阻抗和所述次级线圈的所述电抗的电抗值，由此电容器、灯和所述次级线圈基本上在谐振条件下工作。
47.如权利要求46所述的方法，其中所述灯连接步骤包括以下步骤连接灯丝线第一端至感应次级线圈的第一引线；连接灯丝线第二端至电容器的第一引线；以及连接电容器的第二引线至感应次级线圈的第二引线。
48.如权利要求46所述的方法，其中所述灯连接步骤包括以下步骤连接第一灯电极至感应次级线圈第一引线；连接第二灯电极至电容器的第一引线；以及连接电容器的第二引线至感应次级线圈的第二电极。
49.一种制造灯组件的方法，包括以下步骤连接灯至感应次级线圈，灯具有阻抗和次级线圈具有电抗，将电容器与灯和感应次级线圈串联连接，选择电容器以具有基本等于或略小于所述灯的阻抗和所述次级线圈的电抗的电抗值，由此电容器、灯和所述次级线圈基本上在谐振条件下工作。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述灯连接步骤包括以下步骤连接灯丝线第一端至感应次级线圈的第一引线；连接灯丝线第二端至电容器的第一引线；以及连接电容器的第二引线至感应次级线圈的第二引线。
51.如权利要求49所述的方法，其中所述灯连接步骤包括以下步骤连接第一灯电极至感应次级线圈第一引线；连接第二灯电极至电容器的第一引线；以及连接电容器的第二引线至感应次级线圈的第二引线。
52.如权利要求17所述的灯组件，其中所述套筒为基本上柔性的塑料管，所述管的相对端被密封以提供完全密封封闭。
53.如权利要求52所述的灯组件，其中所述管的所述相对端被卷边。
54.如权利要求53所述的灯组件，其中所述塑料管进一步被限定为聚四氟乙烯管。
55.一种用于感应电力灯的灯组件，包括基座；安装在所述基座上的灯；安装在基座上围绕所述灯的外套筒，所述外套筒具有凸缘；设置在所述基座和所述外套筒之间的可弯曲弹性密封件；安装在所述套筒上的并固定到所述基座上的锁定环，所述锁定环截留住所述凸缘以将所述外套筒保持在所述基座上围绕灯的适当的位置处。
56.如权利要求55所述的灯组件，其中所述基座限定出环形沟槽，所述凸缘设置在所述环形沟槽内。
57.如权利要求56所述的灯组件，其中所述密封件围绕所述基座被安装在所述环形沟槽内。
58.如权利要求57所述的灯组件，其中所述锁定环包括径向部分和轴向部分，所述径向部分与所述凸缘接合，所述轴向部分固定在所述基座上。
59.如权利要求55所述的灯组件，其中所述基座包括带有外表面的大体上为圆柱形的部分，所述外套筒具有带有内表面的大体上为圆柱形的部分，所述密封件被设置在所述基座的所述外表面和所述套筒的所述内表面之间，并直接接合所述基座的所述外表面和所述套筒的所述内表面。
60.如权利要求59所述的灯组件，其中所述密封件为O型密封件。
全文摘要
一种被构造用以感应接收来自初级线圈的功率的灯组件。该灯组件包括具有次级线圈的灯电路和串联连接的灯。在第一方面，灯电路包括与灯和次级线圈串联连接的电容器以调谐电路至谐振。电容器优选具有基本上等于或略小于次级线圈的电抗和灯的阻抗之和的电抗值。在第二方面，灯组件包括一个完全封闭灯电路的密封透明套筒，以使透明套筒完全封闭并且不能透过。透明套筒优选为灯套筒本身，在其内部设有次级线圈、电容器和任何所需的启动器机构。
文档编号A61L2/10GK1631060SQ02829228
公开日2005年6月22日 申请日期2002年6月7日 优先权日2002年4月26日
发明者D·W·巴尔曼 申请人:通达商业集团国际公司