专利名称：二次感应耦合等离子体无极灯的制作方法
技术领域：
本发明属于一种发光器件，该器件属于无电极的二次感应耦合等离子气体放电灯。
背景技术：
感应耦合等离子气体放电灯耦合器普遍采用的是变压器结构，高压绝缘导线缠绕在磁芯上构成变压器初级，灯管从磁芯中心穿过构成变压器次级，镇流器输出的交流信号加载在变压器初级，通过磁芯将电磁能量耦合到灯管(次级)。通常灯管只能穿过一次耦合器，只进行一次耦合，耦合系数较低，造成转换效率过低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二次感应耦合等离子体无极灯结构，一个封闭的灯管两次穿过感应耦合装置构成，灯管在空间上最少有一次交叉，构成2匝次级。耦合器采用 PC95的圆环状或运动场状磁芯，在磁芯上绕有带高温高压绝缘层的多股导线绕组，或使用印刷电路板绕组。工作时，内部无电极的灯管被感应耦合器两次耦合，提高耦合效率，达到提升转换效率的目的。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。一种二次感应耦合等离子体无极灯，包括二次感应耦合灯管，耦合器，启动装置， 所述二次感应耦合灯管只有一个封闭回路，所述二次感应耦合灯管构成2匝次级，所述二次感应耦合灯管两次穿过耦合器，所述启动装置是汞齐，所述汞齐在二次感应耦合灯管上。前述的二次感应耦合灯管由外管、内管和桥接管三部分组成，外管和内管由两个桥接管连接成首尾相通的闭合回路，且外管和内管在空间上至少有一个交叉，桥接管两次穿过耦合器。前述的二次感应耦合灯管内部有可电离的汞蒸气和稀有气体。前述的耦合器包括磁芯、绕组、抱箍、套壳；所述的绕组采用高压绝缘导线，所述高压绝缘导线缠绕在磁芯上，所述磁芯由抱箍夹紧固定，所述磁芯由套壳固定。前述的磁芯是两个C型圆弧状磁性材料构成，呈圆环状或运动场状。前述的抱箍表面有沟槽状凸起面。前述的耦合器包括磁芯、绕组、抱箍；所述绕组嵌套在磁芯中，所述磁芯由抱箍夹紧固定，所述的绕组采用印刷电路板绕组，所述印刷电路板绕组是印刷电路板制成，所述印刷电路板两端开窗口，所述窗口与磁芯截面一致，窗口周围布有绕组需要的匝数，所述印刷电路板上有导电通孔，绕组在通过导电过孔在印刷电路板层间导电，绕组的两个连接头连接高频电源。前述的启动装置包括汞齐与铟网。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点本发明二次感应耦合等离子体无极灯的灯管由外管、内管和桥接管三部分连接成一个首尾相通的闭合回路，灯管两次穿过耦合器，实现了二次感应耦合，提高了耦合系数和转换效率，通过采用新的启动装置，降低无极灯的启动电压。本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本发明的总体结构图；图2是二次感应耦合灯管的结构图；图3是二次感应耦合灯管的外管示意图；图4是二次感应耦合灯管的内管示意图；图5是二次感应耦合灯管的桥接管示意图；图6是采用高压绝缘导线绕组的耦合器的示意图；图7是采用高压绝缘导线绕组的耦合器的磁芯与绕组的示意图；图8是采用高压绝缘导线绕组的耦合器的抱箍的示意图；图9是采用高压绝缘导线绕组的耦合器的套壳的示意图；图10是采用印刷电路板绕组的耦合器的示意图；图11是印刷电路板电路的第一层结构图；图12是印刷电路板电路的第二层结构图；图13是印刷电路板电路的第三层结构图；图14是印刷电路板电路的第四层结构图；图15是启动装置是汞齐的放电过程图；图16是启动装置是汞齐与铟网的放电过程图；图17是二次感应耦合灯管内电流流向示意图。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种二次感应耦合等离子体无极灯其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。如图1所示，一种二次感应耦合等离子体无极灯，包括二次感应耦合灯管1，耦合器2，启动装置，所述二次感应耦合灯管1只有一个封闭回路，所述二次感应耦合灯管1构成 2匝次级，所述二次感应耦合灯管1两次穿过耦合器2，所述启动装置是汞齐3，所述汞齐3 在二次感应耦合灯管1上。如图2所示，前述的二次感应耦合灯管1由外管1-1、内管1-2和桥接管1_3三部分组成，外管1-1和内管1-2由两个桥接管1-3连接成首尾相通的闭合回路，且外管1-1和内管1-2在空间上至少有一个交叉，桥接管1-3两次穿过耦合器2。前述二次感应耦合灯管1内部有可电离的汞蒸气和稀有气体。在相同的交流电压作用在耦合器2的绕组上时， 两次穿过耦合器2的闭合灯管内部的电压，是灯管一次穿过耦合器的两倍，在电灯启动时只需要较小的启动电压即可使灯管内部的气体电离放电管。同时，两次耦合的灯管结构可以有效提高耦合器2对灯管的电磁耦合效率，可进一步提高灯管的发光效率。如图3所示是二次感应耦合灯管的外管1-1。
如图4所示是二次感应耦合灯管的内管1-2。如图5所示是二次感应耦合灯管的桥接管1-3。前述的耦合器有两种实施方式实施方式一如图6所示，前述的耦合器2包括磁芯4、绕组5、抱箍6、套壳7 ；所述绕组5与磁芯4连接，磁芯4由抱箍6夹紧固定，并由套壳7固定。前述的绕组5采用高压绝缘导线， 所述绕组5缠在磁芯4上。如图7所示，前述的磁芯4是两个C型圆弧状磁性材料构成，呈圆环状或运动场状。如图8所示，前述的抱箍6表面有沟槽状凸起面。如图9所示为前述的套壳7的示意图。实施方式二 如图10、图11、图12、图13、图14所示，前述的耦合器2包括磁芯8、绕组9、抱箍 10 ；所述绕组9嵌套在磁芯8上，同时，绕组9还夹在如图2所示的两段桥接管1-3的扁平外壁之间，磁芯8由抱箍10固定。所述的绕组9采用印刷电路板绕组，所述印刷电路板绕组是印刷电路板制成，所述印刷电路板两端开窗口，所述窗口与磁芯8截面一致，窗口周围布有绕组9需要的匝数，所述印刷电路板上有导电通孔11，绕组9在通过导电通孔11在印刷电路板层间导电，绕组9的两个连接头连接高频电源。前述的印刷电路板是一个四层的电路结构，如图11为第一层，如图12为第二层， 如图13为第三层，如图14为第四层，导电通孔11采用为“盲孔”或“半盲孔”即导电通孔 11为相邻两层，相隔两层之间无导电通孔11。(例如，顶层只能与第二层之间有导电孔，此孔在顶层可看见，叫半盲孔；第二层与第三层之间的导电通孔是在电路板表面看不到的，称为“盲孔”)。本发明的启动装置是汞齐3，其放电过程如图15所示耦合器2初级线圈通高频高压电流，二次感应耦合灯管1内部初始状态为高阻(未电离)，由耦合器2分布电容耦合产生高频交流涡流电场E，激活汞齐产生汞蒸气进入灯管，二次感应耦合灯管内部汞齐、汞蒸气和惰性气体在交流涡流电场E作用下产生高频放电——被称为“E”型放电；E型放电所产生的电子被涡流电场加速，碰撞Hg原子使其电离与激发，放电电流迅速增大，，二次感应耦合灯管等效电压显著降低，点燃了由高频感应磁场感生电场产生的持续放电——被称为 “H”型放电。“H”型放电与励磁线圈形成高频变压器耦合，其效率比分布电容限流的E放电电流大许多。上述方案存在二次感应耦合灯管难以启动的问题。原因如下，二次感应耦合灯管内部物质的电子逸出功较大(Hg原子为10. 437eV)，，二次感应耦合灯管启动时所需要很高的E型放电能量。造成，二次感应耦合灯管启动电压高，对电路参数误差要求极高，电路出现由温度等因素引起参数漂移后很难点燃灯管。根据公式j = AE2e_B/EK表述的电子场致发射原理，表明，电子发射数量(发射电流)与“E”型放电的平方成正比，如果材料的电子逸出功比较小，则使用较小的电场能就可以激发出较多的电子。(1)要求电子逸出功足够小，从元素周期表中筛选出了逸出功小于6. OOOeV的M种金属元素，分别为 Li、Na、Al、K、Ga、Rb、Sr、In、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、 Lu、Ra、Ac、Pa、Am ；(2)再以满足“化学性质不能太活跃”、“熔点不能太低(> 120°C ) ”、“不能过于稀有”、“不能有强放射性或毒性”、“易于加工” 5个条件进行筛选，得到Sr、In、Ba、Ce、ft·共5 种比较容易得到的金属元素。其中Ce、ft·为稀有金属；Sr、Ba是碱性金属，容易与空气中的水反应，最后剩下金属In(铟)为理想材料。根据上述原理，确定了 In (铟)方案电子逸出功为5. 786eV，延展性好，化学活性较低，熔点温度156. ere;丰度为95. 7%的铟-115，带有微弱的β衰变放射性(有助于为灯管提供带电离子)，半衰期4. 41 X 1014年，衰变产物锡-115 (Sn)。所以作为优选方案，如图16所示，在原来启动装置中加入了铟网。将铟做成中间较细的双漏斗网状结构，这将有利于在较小的启动电压所产生的E型放电能量下激发出电子；也有利于回收汞蒸气。在二次感应耦合灯管1和耦合器2构成的变压器模型中，耦合器2为初级，二次感应耦合灯管1为次级。高频功率信号加载于初级耦合器2的螺旋状线圈或印刷电路板绕组时，在圆环形或运动场型的磁芯2-1结构上产生交变的磁场，交变的电磁能量耦合到二次感应耦合灯管1内部，最终使内部汞蒸气全部被电离放电，在电子镇流器的控制下，持续进行汞蒸气的等离子气体放电而发射紫外线(主要是波长为253. 7nm的紫外光)，二次感应耦合灯管1内壁的荧光粉在紫外线的持续作用下不断发射出可见光。其中，桥接管1-3两次穿过耦合器2，二次感应耦合灯管1构成2匝次级，其工作时内部电流分布如图17所示，电流由一个桥接管1-3流向内管1_2(或外管1-1)，经内管1-2另一端到另一个桥接管1-3， 流经另一个桥接管1-3后进入外管1-1 (或内管1-2)，再由外管1-1另一端流回初始的桥接管1-3，形成回路。实现二次感应耦合，提高了耦合效率和能量转换效率。上述如此结构构成的本发明二次感应耦合等离子体无极灯的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种二次感应耦合等离子体无极灯，包括二次感应耦合灯管，耦合器，启动装置，其特征在于所述二次感应耦合灯管只有一个封闭回路，所述二次感应耦合灯管构成2匝次级，所述二次感应耦合灯管两次穿过耦合器，所述启动装置是汞齐，所述汞齐在二次感应耦合灯管上。
2.根据权利要求1所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的二次感应耦合灯管由外管、内管和桥接管三部分组成，外管和内管由两个桥接管连接成首尾相通的闭合回路，且外管和内管在空间上至少有一个交叉，桥接管两次穿过耦合器。
3.根据权利要求1所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的二次感应耦合灯管内部有可电离的汞蒸气和稀有气体。
4.根据权利要求1所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的耦合器包括磁芯、绕组、抱箍、套壳；所述的绕组采用高压绝缘导线，所述高压绝缘导线缠绕在磁芯上，所述磁芯由抱箍夹紧固定，所述磁芯由套壳固定。
5.根据权利要求4所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的磁芯是两个C型圆弧状磁性材料构成，呈圆环状或运动场状。
6.根据权利要求4所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的抱箍表面有沟槽状凸起面。
7.根据权利要求1所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的耦合器包括磁芯、绕组、抱箍；所述绕组嵌套在磁芯中，所述磁芯由抱箍夹紧固定，所述绕组采用印刷电路板绕组，所述印刷电路板绕组是印刷电路板制成，所述印刷电路板两端开窗口，所述窗口与磁芯截面一致，窗口周围布有绕组需要的匝数，所述印刷电路板上有导电通孔，绕组通过导电通孔在印刷电路板层间导电，绕组的两个连接头连接高频电源。
8.根据权利要求1所述的二次感应耦合等离子体无极灯，其特征在于所述的启动装置包括汞齐与铟网。
全文摘要
本发明是关于一种二次感应耦合等离子体无极灯，包括二次感应耦合灯管，耦合器，启动装置，二次感应耦合灯管只有一个封闭回路，封闭的灯管两次穿过耦合器构成二匝次级，启动装置是汞齐，汞齐在二次感应耦合灯管的桥接管上并且靠近耦合器，目的在于提供一种无电极灯管被两次耦合的感应耦合等离子体气体放电灯结构，降低无极灯的启动电压，提高无极灯的耦合系数和转换效率。
文档编号H01J65/04GK102412113SQ201110215828
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者刘翠红, 周义惟, 朱昌平, 荆珊珊, 邵晴怡, 陈秉岩 申请人:河海大学常州校区