专利名称：无电极放电灯装置及配备有无电极放电灯装置的照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无电极放电灯装置，其中填充在灯泡中的放电气体由高 频电磁场激发而发出光，本发明还涉及一种带有这种无电极放电灯装置的照明器具。
背景技术：
如特表平11 一501152号专利申请、或WO 05/041245号国际专利申请的 小册子中所述，这种公知的无电极放电灯装置是采用所谓的内部缠绕法的装 置，该装置包括容纳有放电气体的发光灯泡；以及高频电磁场发生器(以 下称为耦合器)，该高频电磁场发生器容置在该灯泡内形成的腔内，以用于 产生高频电磁场。在这类装置中的耦合器包括感应线圈，电流流过该线圈 以产生高频电磁场；铁芯，其由软磁性材料形成并插入到该感应线圈中；导热体，用于将感应线圈和/或铁芯产生的热传导到腔的入口附近；以及由树脂制成的绕线筒，其容置和保持铁芯和/或导热体，并且所述线圈围绕该绕线筒缠绕。这类无电极放电灯装置的特征在于，由于其不具有电极因而使用寿命 长、发光时响应性良好、以及发光效率高，从而这类无电极放电灯装置可适 用于例如高的天花板、嵌顶灯和路灯等难于维护的照明器具中。目前，近年来已在尝试增加这种无电极放电灯装置的输出，并期望开发出可运行功率超过200W的灯的装置。然而，如果该装置运行功率超过200W 的灯，则所产生的热量将非常大。因此，必须提高容置于腔内的耦合器的散 热。更明确地，随着该装置的输出的增加，存在有如下的风险，即，如果耦 合器的散热不良，当过量的热施加到耦合器时，铁芯接近饱和，从而可能使 线圈不能够保持稳定的阻抗，从而导致发光不稳定。另外，该装置的输出的 增加造成灯泡温度的升高，从而导致作用于涂覆在灯泡内表面的荧光材料上 的应力增大。因此，如果耦合器的散热不良，则存在灯的发光效率可能降低的风险。为此，需要提高耦合器的散热以抑制灯泡和耦合器的温度升高，从 而防止无电极放电灯装置的发光效率降低。需注意的是，在上述的前一篇文献中示出的装置设计为使得导热体占据 耦合器的至少一半的外围表面，以便增强耦合器的散热。另一方面，在后一 篇文献中示出的装置设计为使得线圈缠绕在框架形绕线筒以及铁芯的表面 十.，其中置于由框架形成的开口中的铁芯与导热体近似为面接触，以便增强 耦合器的散热。发明内容现今，在常规的无电极放电灯装置中，通常使用模具将由树脂制成的绕 线筒模制为管状。然而，由于耦合器的尺寸随着无电极放电灯装置的输出的 增加而增大，以及绕线筒尺寸的增大，当模制管状的绕线筒时，需要为绕线 筒设置大的拔模角。由于这将使得绕线筒的轴向尺寸增大，以及由于腔的直 径有限，因此存在如下问题，即，导热体在腔的容积中所占的比例减小，从 而导致散热能力降低。此外，例如在使用侧面无开口的管状绕线筒的情况下，如果树脂制成的 绕线筒夹置于感应线圈和铁芯之间以便包覆其内的整个铁芯，如专利文献1 中所示的无电极放电灯装置，则存在如下的问题，即，感应线圈或周边产生 的热被绕线筒阻隔，使得难以将热传递到铁芯和导热体，因而减弱了耦合器 的散热能力。尤其考虑到无电极放电灯装置的输出的增加，其可能引起感应 线圈周围的等离子体集中并因此导致温度上升，因此存在这样的风险，艮P， 如同现有技术，热仅从铁芯通过导热体扩散，这可能导致感应线圈周围非期 望的温度升高以及发光效率的显著降低。另外，在无电极放电灯装置的灯的功率超过200W的情况下，已通过实 验证实将充入的气体减少到10Pa作为提高发光效率的手段是有效的。在 此情况下，已知起动电压将增大1.5到2倍。通常地，感应线圈通过沿近似 平行于感应线圈的轴向的方向且沿绕线筒的表面延伸绕线而形成，然后将绕 线弯折成L形，并将其缠绕在绕线筒上。此时，在缠绕起始部和缠绕部之间 施加与起动电压相同的电压，该缠绕起始部是通过沿近似平行于感应线圈的 轴向的方向延伸绕线而形成，而该缠绕部是通过将绕线缠绕到绕线筒上而形成。因此，考虑到无电极放电灯装置的输出的增加，有必要增大绝缘强度。需注意的是，专利文献2示出了一个如下的实例(参见该专利文献的附 图5) ， S卩，玻璃纤维织物带夹置于缠绕起始部和缠绕部之间，以便确保线 圈的缠绕起始部和缠绕部之间的绝缘。该文献还示出了另一个如下的实例(参见该专利文献的附图8A、 8B)，即，形成在绕线筒上的、用于容纳缠绕起始部的凹槽部的侧壁高度增大，以便维持感应线圈的缠绕起始部与缠绕 部之间的空间距离，由此来保证绝缘。然而，为保证绝缘而使用玻璃纤维织 物带会导致为覆盖缠绕起始部而使用不同于绕线筒本身的材料。这导致该装 置制造中的可加工性变差且导致成本提高的缺陷。此外，当保持感应线圈的 缠绕起始部和缠绕部之间的空间距离以保证绝缘时，会导致绕线筒的径向尺 寸的增大，并导致导热体在腔的容积中所占的比例降低，从而使得难以更有 效地改善耦合器的散热性能。鉴于前述问题而提出本发明，并且本发明的目的是提供一种无电极放电 灯装置，其散热性能良好，并能够实现装置的输出的增加，本发明还提出了 一种带有这种无电极放电灯装置的照明器具。根据本发明的一个方案的无电极放电灯装置包括容纳有放电气体的发 光灯泡；以及高频电磁场发生器，该高频电磁场发生器容置在灯泡内形成的腔中，以用于产生高频电磁场。该高频电磁场发生器包括感应线圈，高频电流流过该感应线圈，以产生高频电磁场；铁芯，其由软磁性材料形成，并插入到该感应线圈内；导热体，其用于将由感应线圈和/或铁芯产生的热传导到腔的入口附近；以及绕线筒，其由树脂制成，且容置和保持铁芯和/或导热体，并且感应线圈 缠绕在该绕线筒上，其中，该绕线筒能够沿感应线圈的径向分离。根据这种结构，绕线筒能够沿感应线圈的径向分离。这使得能够分别模 制绕线筒的、可沿径向分离的各部件。因此，无需在绕线筒上形成拔模角， 而该拔模角在现有技术中当模制管状绕线筒时是必需的，并且能够使绕线筒 的厚度薄且均匀。换句话说，能够降低绕线筒在腔的容积中所占的比例，以提高导热体所占的比例，从而能够改善耦合器的散热性能。 ，此外，通过设计为使得设置在缠绕起始部和缠绕部之间的盖部来覆盖缠 绕起始部，能够保证缠绕起始部和缠绕部之间的足够的漏电距离。因此提高 了绝缘强度，使得能够适应由于无电极放电灯装置的输出的增加而导致的起 动电压的增加。此外，通过使钩形盖部的端部沿与感应线圈的缠绕方向相反的方向延 伸，使得当在绕线筒上缠绕绕线时，钩形的盖部能够钩住并保持缠绕起始部。 这样能够将感应线圈可靠地固定到绕线筒，从而防止感应线圈的位置偏移。此外，导热体的一部分设置为大体上接触感应线圈，使得不仅能够与现 有技术相同地通过导热体扩散来自铁芯的热，而且能够容易地通过导热体扩 散由于温度的显著升高而产生的感应线圈的外表面的热。此外，通过设计为使得铁芯的接触导热体的表面为近似平面，可使得即 使铁芯的尺寸或长度由于该装置的输出的增加而增大，也仍然能够维持铁芯 的与导热体接触的表面的尺寸精度，使得铁芯和导热体之间能够获得紧密地 接触。因此，来自铁芯的热能够通过导热体被有效地扩散。此外，由于本发明的无电极放电灯装置的散热性能良好，并能够使该装 置的输出增加，因此可实现照明器具的光通量的提高。因此，与现有技术相 比能够减少照明器具的安装数量，从而可实现维护的减少和能源消耗的降 低。
图1是根据本发明实施例的无电极放电灯装置的侧视图；图2是无电极放电灯装置的截面图；图3是无电极放电灯装置的耦合器的分解立体图；图4是耦合器处于其感应线圈被拆除的状态的立体图；图5是耦合器处于感应线圈安装在其上的状态的立体图；图6是沿图5的I一I线的截面图；图7是沿图5的II一II线的截面图；图8是沿图5的III一III线的截面图；图9是感应线圈附近的耦合器的立体图；图IO是示出了使用无电极放电灯装置的实例的立体图；图11是示出了使用无电极放电灯装置的实例的立体图；以及图12是示出了使用无电极放电灯装置的实例的侧视图。
具体实施方式
以下将参照附图描述根据本发明实施例的无电极放电灯装置。如图1所 示，无电极放电灯装置1包括容纳放电气体的发光灯泡2;以及耦合器(高 频电磁场发生器)，其可分离地容置于灯泡2内形成的腔21中，以用于产 生高频电磁场。如图2所示，灯泡2形成为近似球形，并且其中设有管柱22，该管柱 22形成延伸到灯泡的内部中心的腔21。此外，灯泡2的腔21内设有气体出 口管23。该气体出口管23用于排出灯泡2内的空气，并在灯泡2内充入放 电气体，例如汞，而该气体出口管的端部在充气后封闭。另外，在灯泡2的 内表面2a上涂覆有荧光材料。当所述放电气体在被激发时所发出的紫外光 通过荧光材料转化为可见光时，灯泡2发光。需注意的是，灯泡2由树脂灯 座构件4固定并支撑，而树脂灯座构件4和灯泡2与耦合件3可分离。耦合器3包括感应线圈31，高频电流流过该线圈以产生高频电磁场； 铁芯32，其由软磁性材料形成，并插入该感应线圈31;导热体33，用于将 感应线圈31和铁芯32产生的热传导到腔21的入口附近；以及绕线筒34， 其由树脂制成，用于容置和保持铁芯32和导热体33，并且感应线圈31围绕 该绕线筒34缠绕。如下文所详述的，绕线筒34形成为两部分，以便其能够 沿着感应线圈31的径向被分离。需注意的是，在下文中将感应线圈31的径 向简称为径向A，而将感应线圈31的轴向简称为轴向B。另夕卜，无电极放电 灯装置l包括高频电源(未示出)，用于向感应线圈31提供高频电流。需注意的是，感应线圈31例如可使用李兹线(Litzwire)。其规格为由 十九束聚酰胺一酰亚胺线捆扎而成的绞合线，每一细线为00.16，所用的绞 合线具有作为该绞合线的外部覆层的氟化物绝缘层。通过使用李兹线，可降 低高频运行范围内的耦合器损耗。此外，铁芯32例如可使用具有良好高频 磁性能的锰—锌铁氧模具进行模制，而各个模具都具有适用于各个部件的预定形状。图3、图4和图5分别示出了绕线筒分离时的耦合器3、绕线筒组装时的耦合器3、以及在其上缠绕有感应线圈的状态下的耦合器3。另外，图6 至图8分别示出图5中的各个位置的截面图。如图3所示，绕线筒34包括 上部绕线筒35和下部绕线筒36，其中上部绕线筒35通过组装两个部件35a、 35b而形成沿轴向B延伸的近似筒形，两个部件35a、 35b能够沿径向A分 离。此外，每一个部件35a、 35b在缠绕感应线圈3的部分(下文中称为线 圈安装部)均具有开口部41。如图3和图6—图8的截面图中所示，铁芯32和导热体33分别形成为 沿轴向B延伸的柱状，并且分别形成为一对。所用的导热体33是一对呈近 似棱柱状的、截面尺寸为12mmX10mm、且长度为250mm的导热体。其材 料为铜。此外，各个铁芯32呈近似梯形，其截面尺寸为上底20mm (下底 28mm) X6mm，铁芯共计六个，其中，铁芯中的三个铁芯连接为沿轴向B 延伸，而铁芯中的两个铁芯连接为沿径向A成对。铁芯和导热体设置为各铁 芯32彼此相对，并且各导热体33彼此相对，并组装为各导热体33由一对 铁芯32夹置。需注意的是，各铁芯32形成为近似平面，以便其与导热体33 接触的表面为近似平面。如图3所示，在这些组装后的铁芯32和导热体33 的、对应于所述线圈安装部的部分上缠绕玻璃纤维织物带6。此外，如图6 和图7所示，这些组装后的铁芯32和导热体33均具有沿径向A的横截面， 该横截面的形状通过以一对彼此近似平行的线来切割靠近其外边缘的圆周 而得到。需注意的是，在下文中，组装后的铁芯32和导热体33的平面部分 称为组件的平面部61，而组装后的铁芯32和导热体33的弯曲部分称为组件 的弯曲部62。组件的弯曲部62设置为面对绕线筒34的开口部41。此外， 组装后的铁芯32和导热体33在靠近其中心处形成有供气体出口管23嵌入 的空间。如图3中所示，上部绕线筒35的各个部件35a、 35b在相互面向的位置 上分别包括凸出型配合部42和凹入型配合部43。耦合器3以如下方式装配， 即，在铁芯32和导热体33设置为立于下部绕线筒36之上、并且玻璃纤维 织物带6缠绕在与线圈安装部(参见图4)对应的部分的状态下，配合部42、 43相互配合，以使上部绕线筒35的组成部件35a、 35b将铁芯32和导热体33包覆在其中。因而，为装配耦合器3，只需将配合部42、 43互相配合以 使组成部件35a、 35b将铁芯32和导热体33包覆在其中，因此即使耦合器3 的尺寸随着装置的输出的增加而增大时，装配作业仍然很方便。如图6和图9中所示，感应线圈31具有缠绕起始部31a，其通过沿近 似平行于感应线圈31的轴向B的方向、沿上部绕线筒35的表面延伸绕线而 形成；以及缠绕部31b，其与缠绕起始部31a相比设置在沿径向A更靠外的 - -侧，并且其通过将绕线缠绕在上部绕线筒35上而形成。如图6中所示， 上部绕线筒35具有上盖部(盖部)51，该上盖部51设置在位于缠绕起始部 31a和缠绕部31b之间的线圈安装部上，以便覆盖感应线圈31的缠绕起始部 31a。此外，如图7和图8中所示，上部绕线筒35和下部绕线筒36具有下 盖部52，该下盖部设置为比线圈安装部更靠下，以便覆盖绕线。所述上盖部 51和下盖部52沿径向A设置在比凹槽53、 54更靠外的一侧，所述凹槽53、 54近似平行于组件的平面部61，并且所述上盖部51和下盖部52形成为钩 状，以便能够保持容置在凹槽53、 54中的绕线。所述凹槽53、 54以及上盖 部51和下盖部52均形成为沿轴向B延伸。上盖部51形成在未形成线圈安 装部的开口部41的部位，并具有钩部，该钩部具有形成为沿与图6中所示 的感应线圈31的缠绕方向C相反的方向延伸的端部。另一方面，如图7和 图8中所示，下盖部52具有钩部，该钩部具有形成为沿与上盖部51的延伸 方向相反的方向(与感应线圈的缠绕方向C相同的方向)延伸的端部，并形 成在沿绕线筒34的圆周方向略微偏移上盖部51的位置。需注意的是，下盖 部52形成为一对，并分别容纳位于缠绕起始侧及缠绕终止侧的绕线。以下将描述缠绕感应线圈31方法。首先，沿着近似平行于轴向B的方 向从下至上沿凹槽54延伸绕线，并在下盖部52的上端将绕线弯折成L形， 以便将绕线钩到下盖部52上。其后，沿着绕线筒34的圆周缠绕绕线，并再 次将绕线弯折成L形。然后，沿着近似平行于轴向B的方向沿绕线筒34的 表面延伸绕线，以便形成缠绕起始部31a。此外，在上盖部51的上端将绕线 弯折成L形，而且在线筒34上缠绕绕线，以便形成缠绕部31b。在此状态下， 缠绕部31b与缠绕起始部31a相比设置在沿径向A更靠外的一侧，而上盖部 51设置在位于缠绕起始部31a和缠绕部31b之间。另外，所述组件的面对开 口部41的弯曲部(导热体的部分)62设置为大体上仅通过玻璃纤维织物带6接触感应线圈31。如前所述，根据本实施例的无电极放电灯装置1的绕线筒34能够沿感 应线圈31的径向A分离。这使得能够分别模制绕线筒34的可沿径向A分 离的各个部件35a、 35b。因此无需在绕线筒34上形成拔模角，而该拔模角 在现有技术中当模制管状绕线筒时是必需的，此外，还能够使绕线筒的厚度 薄且均匀。换句话说，能够降低绕线筒34在腔21的容积中所占的比例，以 提高导热体33所占的比例，从而能够改善耦合器3的散热性能。此外，缠绕起始部31a设计为通过置于感应线圈31的缠绕起始部31a 和缠绕部31b之间的上盖部51而覆盖，因此能够保证在缠绕起始部31a和 缠绕部31b之间具有足够的漏电距离。因而提高了绝缘强度，而绝缘强度的 提高使得能够适应由于无电极放电灯装置的输出的增加而导致的起动电压 的增加。此外，由于无需使用另外的材料来提高绝缘强度，因此避免了导热 体33在腔21的容积中所占比例的降低。此外，上盖部51的钩形端部沿与感应线圈31的缠绕方向C相反的方向 延伸。因此，当围绕绕线筒34缠绕绕线时，钩形的上盖部51钩住并保持缠 绕起始部31a。这使得能够将感应线圈31可靠地固定到绕线筒34上，从而 防止感应线圈31的位置偏移。此外，导热体33和铁芯的面对开口部41的弯曲部(导热体的一部分) 设置为大体上只通过玻璃纤维织物带6接触感应线圈31。这使得不仅能够与 现有技术相同地通过导热体33扩散来自铁芯32的热，而且能够容易地通过 导热体33扩散由于显著升高的温度而导致的感应线圈31外围的热。因此， 即使该无电极放电灯装置的输出增加(约为90LPW，例如配备的灯的功率 240W)，仍然可以实现高的发光效率。另外，铁芯32的接触导热体33的表面为近似平面，因此即使铁芯32 的尺寸或长度由于该无电极放电灯装置的输出的增加而增大，仍然能够维持 铁芯32的与导热体33的接触表面的尺寸精度，使得铁芯32和导热体33之 间能够得到紧密地接触。因此，来自铁芯32的热能够通过导热体33被有效 地扩散出去。图IO—图12分别示出了根据本实施例的无电极放电灯装置1结合于嵌 顶灯ll、用于高的天花板的照明器具12、以及路灯13中的实例。各个照明10器具11、 12、 13均包括用于容置无电极放电灯装置1的灯装配件14。可使用诸如固定构件15、支撑柱16等将各个灯装配件14安装在难于维护的高处。由于本发明提供的无电极放电灯装置1散热良好，并能够使该装置的输出增加，因此可实现照明器具的光通量的提高(例如配备的灯的功率约240W时， 光通量为22000 lm)。因此，与现有技术相比能够减少照明器具的安装数量， 可实现维护的减少和能源消耗的降低。应当注意的是，本发明并不局限于上述的实施例，而是可对上述实施例 进行各种修改。例如，尽管如上所述，上部绕线筒35优选地分离为两个部 件，但其也可以分离为三个或更多个部件。此外，本申请基于日本专利第2005 一246835号申请，其内容通过援引而结合到本申请中。
权利要求
1. 一种无电极放电灯装置，包括发光灯泡，其容纳有放电气体；以及高频电磁场发生器，其容置在该灯泡内形成的腔中，以用于产生高频电磁场，该高频电磁场发生器包括感应线圈，高频电流流过该感应线圈，以产生高频电磁场；铁芯，其由软磁性材料形成，并插入到该感应线圈内；导热体，其用于将该感应线圈和/或该铁芯所产生的热传导到该腔的入口附近；以及绕线筒，其由树脂制成，且容置和保持该铁芯和/或该导热体，并且该感应线圈缠绕在该绕线筒上，其中，该绕线筒能够沿该感应线圈的径向分离。
2. 根据权利要求1所述的无电极放电灯装置，其中该感应线圈具有 缠绕起始部，其沿近似平行于该感应线圈的轴向的方向且沿该绕线筒的表面 延伸绕线而形成；以及缠绕部，其与该缠绕起始部相比设置在沿该径向更靠 外的一侧，并且该缠绕部通过在该绕线筒上缠绕该绕线而形成，并且其中该绕线筒具有盖部，该盖部置于该缠绕起始部和该缠绕部之间，以 便覆盖该感应线圈的该缠绕起始部。
3. 根据权利要求2所述的无电极放电灯装置，其中该盖部形成为钩形， 该钩形具有沿与该感应线圈的缠绕方向相反的方向延伸的端部。
4. 根据权利要求1一3中任一项所述的无电极放电灯装置，其中该导热 体的一部分设置为大体上接触该电磁线圈。
5. 根据权利要求1一4中任一项所述的无电极放电灯装置，其中该铁芯 的与该导热体接触的表面为近似平面。
6. —种照明器具，其设有根据权利要求1一5中任一项所述的无电极放 电灯装置。
全文摘要
一种无电极放电灯，其中可通过增强散热性能来实现高的输出。该无电极放电灯包括充有放电气体的灯泡；以及耦合器，该耦合器容置在该灯泡形成的腔内，以用于产生高频电磁场。该耦合器包括感应线圈；插入该感应线圈内的铁芯；导热体，以用于传导由线圈和铁芯产生的热；以及树脂绕线筒，其用于容置铁心和导热体，并且线圈缠绕在该绕线筒上。由于该绕线筒可沿着该线圈的径向拆卸，因此可独立地模制该绕线筒的每一部件。从而，能够省略在模制管状绕线筒时通常所必需的拔模角，该绕线筒能够制作得更薄且均匀，并且通过降低绕线筒在腔的容积中所占的比率来提高导热体的导热率。
文档编号F21V29/00GK101248513SQ20058005141
公开日2008年8月20日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年8月26日
发明者原田圭介, 宫先弘, 小笠原宏, 挂桥英典, 柴田佳伸 申请人:松下电工株式会社;池田电机株式会社