专利名称：高压放电灯系统及发光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及灯系统及发光系统技术领域，具体地，涉及具有改进的阻抗值的高压放电灯系统，尤其是金属卤素灯系统和高压钠灯系统以及使用这样的灯系统的发光系统。
背景技术：
近年来，被越来越广泛地应用。相比于传统的白炽灯、荧光灯，高压放电灯具有诸如可以选择辐射光谱、发光效率高、使用寿命长等诸多优点。
实用新型内容诸如金属卤素灯和高压钠灯的高压放电灯一般使用外置的电子触发器，对非专业用户来说，使用不方便。而且对目前使用汞灯的系统来说，不具备可互换性。不利于节能推 广。然而，尽管在具有电感镇流器的金属卤素灯和高压钠灯中，有时使用包括外灯泡中的启辉器的启动单元，但在启辉器中的电压脉冲通常大于2. O千伏，频率较低且不可控。在日本专利申请2001-126663A中提出了在外灯泡中设置卤钨灯，利用卤钨灯的灯丝阻抗来起限流作用，并且同时利用卤钨灯作为除电弧管(也称为内管、放电管)之外的另一紫外线辐射源。但是，在该方案中，启辉器中的电压脉冲的出现频率依然是不可控的。根据本实用新型的实施例，提出了一种高压放电灯系统，其包括灯和电感镇流器，该灯在其外灯泡中包括电弧管和启动单元，该启动单元包括放置在外灯泡中的启辉器和阻抗器，阻抗器被配置为使得在启辉器中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。优选地，阻抗器可以被配置为使得在启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值，并且/或者，可以被配置为使得在启辉器中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率达到90赫兹。这样的灯系统可以是金属卤素灯系统或者高压钠灯系统。可以将阻抗器的阻抗值和电感镇流器的阻抗值的平方和的算术平方根定义为限流阻抗值。优选地，阻抗器可以被配置为使得限流阻抗值大于等于第一阻抗阈值并且小于等于第二阻抗阈值，其中第一阻抗阈值和第二阻抗阈值是基于电感镇流器的功率值的。进一步地，阻抗器可以被配置为使得限流阻抗值大于等于第一阻抗阈值并且小于等于第二阻抗阈值，其中第一阻抗阈值和第二阻抗阈值均与电感镇流器的功率值呈线性反比关系。再进一步地，阻抗器可以被配置为使得限流阻抗值大于等于第一阻抗阈值并且小于等于第二阻抗阈值，其中第一阻抗阈值是-ο. 0456P+301.54，所述第二阻抗阈值是-O. 2719P+434. 78，其中P是电感镇流器以瓦为单位的功率值。优选地，电感镇流器可以被配置为功率小于等于125瓦。进一步地，电感镇流器可以被配置为功率大于等于50瓦。上述灯系统可以被配置为额定电源电压是220V。在上述灯系统中，电弧管可以是由陶瓷制成的。此外，在上述灯系统中，启辉器可以具有紫外线透射外壳并且填充有惰性气体。该惰性气体例如是氩气。而且，在上述灯系统中，阻抗器可以包括卤钨灯。优选地，阻抗器与启辉器串联连接。根据本实用新型的实施例，还提供了一种包括发光单元的发光系统，其中，至少一个发光单元使用了上述灯系统。通过应用根据本实用新型的灯系统以及发光系统，可以实现改进的启动性能，并且/或者，可以提高灯系统的启动速度。
从对说明本实用新型的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本实用新型的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中图I是示出了根据本实用新型的实施例的灯系统中的灯的示意图；图2是示出了根据本实用新型的实施例的灯系统的电路结构的示意图；图3是示出了根据本实用新型的实施例的灯系统的启动时间与启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率之间的关系示例的示意图；并且图4A至4C是示出了在根据实用新型的实施例中，当电源电压为220伏、电感镇流器的功率分别为125、80、50瓦时，限流阻抗值与高于I. O千伏、I. 5千伏的脉冲的出现频率之间的关系的示意图。
具体实施方式
参照图I和图2示出了根据本实用新型的实施例的高压放电灯系统的示例。该示例性的灯系统包括灯I和电感镇流器2 (仅在图2中示出)，灯I在其外灯泡3 (仅在图I中示出)中包括电弧管4和启动单元5，启动单元5包括放置在外灯泡3中的启辉器6和阻抗器7，阻抗器7被配置为使得在启辉器6中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。如图I和2中所示，在启动单元5中还可以包括例如双金属开关8。当然，对于本领域普通技术人员而言，双金属开关也可以由具有类似电气特性的其他部件来代替。具体地，如图I中所示，启辉器6、阻抗器7和双金属开关8串联，形成启动单元5，启动单元5与电弧管4并联，组成灯1，灯I与电感镇流器2串联，通过电源得到供电。当然，图I中示出的拓扑结构仅仅是示例，并不意味着所示出的是高压放电灯系统的唯一可能的拓扑结构，对于本领域普通技术人员而言，也可以通过其他的适当的拓扑结构来实现根据本实用新型的实施例的高压放电灯系统。对于具有启辉器的高压放电灯系统而言，启动性能取决于灯I本身的特性以及启动单元5的启动性能。而对于启动单元5而言,其在启动阶段出现的电压脉冲的值越大、频率越高，启动性能越好。因此，通常使用启辉器6中电压脉冲的值以及频率来评价启动单元5的启动性能。要注意，在启辉器6的启动阶段，电压脉冲的值越大，其出现频率越低。本实用新型的发明人发现，对于高压放电灯系统而言，当达到I. O千伏的电压脉冲的出现频率为90赫兹或更高时，可以在较短时间内将灯的电弧管启动，获得较好的启动性能。例如，图3中示出了，当使用220伏的电源和80瓦的电感镇流器时，对于已经经过了13000小时寿命试验的电弧管，在启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率与电弧管启动所需时间之间 的关系。其中，横坐标是启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率，以赫兹为单位；纵坐标是电弧管启动所需的时间，以秒为单位；并且，竖直方向上的虚线示出了 90赫兹的出现频率。从图中可以看到，当达到I. O千伏的脉冲的出现频率达到90赫兹时，可以较快地(如图3中所示，在60秒之内)启动电弧管。因此，需要使得启辉器6中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值，这可以通过配置阻抗器7的阻抗值Rf来实现。优选地，该脉冲电压阈值是I. O千伏。此外，优选地，该脉冲频率阈值是90赫兹。 而根据本实用新型的实施例的配置尤其适用于金属卤素灯以及高压钠灯。进一步地，本实用新型的发明人还发现，例如当限流阻抗值Rz位于第一阻抗阈值和第二阻抗阈值之间(即，Rz大于等于第一阻抗阈值而小于等于第二阻抗阈值)时，可以使得启辉器6中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。其中，第一阻抗阈值与第二阻抗阈值均与所使用的电感镇流器2的功率有关，而这里提及的限流阻抗值Rz可以用电感镇流器2的阻抗值Rb与阻抗器7的阻抗值Rf的平方和的算术平方根来表不。一种示例性的第一阻抗阈值和第二阻抗阈值与电感镇流器2的功率值之间的关系是，第一阻抗阈值和第二阻抗阈值均与电感镇流器2的功率值呈线性反比关系。图4A至图4C示出了在根据本实用新型的实施例中，当电源电压为220伏、电感镇流器的功率分别为125、80、50瓦时，限流阻抗值Rz与达到I. O千伏、I. 5千伏的脉冲的出现频率之间的关系的示意图。在图4A至图4C中，横坐标是限流阻抗值Rz，以欧姆为单位；纵坐标是启辉器中达到预定的电压脉冲阈值的脉冲的出现频率，以赫兹为单位；位于上方的曲线I示出了启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率与限流阻抗值Rz之间的关系；并且，位于下方的曲线2示出了启辉器中达到I. 5千伏的脉冲的出现频率与限流阻抗值Rz之间的关系，以作为对t匕。此外，竖直方向上的两条虚线示出了 -O. 0456P+301. 54欧姆和-O. 2719P+434. 78欧姆的限流阻抗值Rz，分别作为第一阻抗阈值和第二阻抗阈值的示例，其中P是所使用的电感镇流器2以瓦为单位的功率值。其中，在图4A中，示出的是使用125瓦的电感镇流器时的情况，其中靠左侧的第一阻抗阈值约为296欧姆，而靠右侧的第二阻抗阈值约为401欧姆。类似地，在图4B中，示出的是使用80瓦的电感镇流器时的情况，其中靠左侧的第一阻抗阈值约为298欧姆，而靠右侧的第二阻抗阈值约为413欧姆。此外，在图4C中，示出的是使用50瓦的电感镇流器时的情况，其中靠左侧的第一阻抗阈值约为299欧姆，而靠右侧的第二阻抗阈值约为421欧姆。从图中可以看到，当限流阻抗值Rz位于图4A至图4C中所示出的第一阻抗阈值和第二阻抗阈值之间时，可以使得启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率达到90赫兹。即，可以通过配置限流阻抗值Rz来实现对启动单元5的启动性能的控制，从而获得更好的启动性能。注意，图4A至图4C中所示出的第一阻抗阈值与第二阻抗阈值与电感镇流器2的功率之间的关系参数仅仅是示例，其他适当的参数也是可行的。此外，虽然图4A至图4C中示出的是使用220伏的电源电压的情况，但是其他适当的电源电压也是可行的。而且，要注意，图4A至图4C中的示例中，所使用的电弧管4是陶瓷材料的电弧管，但是其他材料的电弧管，例如石英电弧管也是可行的。优选地，所使用的电感镇流器2的功率小于等于125瓦，此时可以获得更好的对启动性能的改进。这种现象的一种可能的原因是当电感镇流器2的功率小于等于125瓦时，电弧管中出现的电弧比较短。·优选地，所使用的电感镇流器2的功率大于等于50瓦。优选地，所使用的启辉器6具有紫外线透射外壳并且填充有诸如氩气的惰性气体，从而作为紫外线辐射源。但是采用其他适当类型的启辉器也是可行的。优选地，阻抗器7包括卤钨灯，从而使用卤钨灯的灯丝阻抗作为阻抗器7的阻抗的至少一部分。这是因为卤钨灯易于改变其灯丝阻抗，从而为配置限流阻抗Rz提供了便利。此外，卤钨灯还可以作为启辉器6之外的另一紫外线源。因此，本实用新型的发明人发现，对于高压放电灯系统，使用卤钨灯作为阻抗器可以得到更好的启动性能。此外，本实用新型的发明人还发现，对于高压放电灯系统，当阻抗器与启辉器串联地布置时，可以得到更好的启动性能。有利地，可以利用上述灯系统作为至少一个发光单元，从而提供包括发光单元的发光系统。此外，本实用新型的实施例也适用于其他利用上述灯系统的设备或系统。通过使用根据本实用新型的实施例的灯系统，提供了改进的启动性能，并且/或者，可以更快地启动灯系统。此外，在根据本实用新型的实施例中，启动单元5位于外灯泡3内，从而省去了外置的电子触发器，克服了由于使用外置的电子触发器所带来的一系列问题。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或元素与另一个实体或元素区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或元素之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有
更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过
程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。虽然已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不脱离由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。以上虽然结合附图详细描述了本实用新型的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本实用新型，而并不构成对本实用新型的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和 变更而没有背离本实用新型的实质和范围。因此，本实用新型的范围仅由所附的权利要求及其等同含义来限定。
权利要求1.一种高压放电灯系统，其包括灯和电感镇流器，所述灯在其外灯泡中包括电弧管和启动单元，所述启动单元包括放置在所述外灯泡中的启辉器和阻抗器，所述阻抗器被配置为使得在所述启辉器中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。
2.根据权利要求I所述的高压放电灯系统，其中，所述阻抗器被配置为使得在所述启辉器中达到I. O千伏的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。
3.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述阻抗器被配置为使得在所述启辉器中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率达到90赫兹。
4.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述灯系统是金属卤素灯系统或者高压钠灯系统。
5.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述阻抗器被配置为使得限流阻抗值大于等于第一阻抗阈值并且小于等于第二阻抗阈值，其中所述限流阻抗值是所述阻抗器的阻抗值和所述电感镇流器的阻抗值的平方和的算术平方根，而所述第一阻抗阈值和第二阻抗阈值是基于所述电感镇流器的功率值的。
6.根据权利要求5所述的高压放电灯系统，其中，所述第一阻抗阈值和第二阻抗阈值均与所述电感镇流器的功率值呈线性反比关系。
7.根据权利要求6所述的高压放电灯系统，其中，所述第一阻抗阈值是-O. 0456P+301. 54，所述第二阻抗阈值是-O. 2719P+434. 78，其中P是所述电感镇流器以瓦为单位的功率值。
8.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，所述电感镇流器被配置为功率小于等于125瓦。
9.根据权利要求8所述的高压放电灯系统，所述电感镇流器被配置为功率大于等于50瓦。
10.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述灯系统被配置为额定电源电压是220V。
11.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述电弧管是由陶瓷制成的。
12.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述启辉器具有紫外线透射外壳并且填充有惰性气体。
13.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述阻抗器包括卤钨灯。
14.根据权利要求I或2所述的高压放电灯系统，其中，所述阻抗器与所述启辉器是串联连接的。
15.—种包括发光单兀的发光系统,其中，至少一个所述发光单兀使用了根据权利要求1-14中任一项所述的高压放电灯系统。
专利摘要本实用新型公开了一种高压放电灯系统，其包括灯和电感镇流器，该灯在其外灯泡中包括电弧管和启动单元，该启动单元包括放置在外灯泡中的启辉器和阻抗器，该阻抗器被配置为使得在启辉器中达到预定的脉冲电压阈值的脉冲的出现频率满足预定的脉冲频率阈值。本实用新型还公开了使用该灯系统作为发光单元的发光系统。通过使用本实用新型的灯系统或者发光系统，可以获得更好的启动性能，并且/或者，可以提高灯系统的启动速度。
文档编号H01J61/54GK202712123SQ20122001925
公开日2013年1月30日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者金涛, 刘先德, 大谷胜也, 杨达 申请人:欧司朗股份有限公司