專利名稱：感應(yīng)電力燈組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明設(shè)備，更具體是涉及與感應(yīng)電力照明應(yīng)用相關(guān)的燈組件。
背景技術(shù)：
盡管不是應(yīng)用很廣，感應(yīng)耦合照明系統(tǒng)是已公知的。傳統(tǒng)的感應(yīng)耦合照明系統(tǒng)一 般包括具有由電源驅(qū)動(dòng)的初級(jí)線圈(或“一次線圈”)的初級(jí)電路，以及具有感應(yīng)接收初級(jí) 線圈功率的次級(jí)線圈(或“二次線圈”)的次級(jí)電路。感應(yīng)耦合相對(duì)于傳統(tǒng)的直接電連接具 有多種優(yōu)點(diǎn)。首先，感應(yīng)耦合燈較硬連線的燈更加安全和容易連接和斷開。直接電連接在 安裝和拆除燈組件時(shí)一般必需操作電連接器。這一般比較費(fèi)事還會(huì)引起電擊的危險(xiǎn)。一般 的，電連接器需要至少部分暴露，因此增加了電擊的危險(xiǎn)。另一方面，對(duì)于感應(yīng)耦合燈不需 要任何電連接器的操作。實(shí)際上，燈組件的次級(jí)線圈簡(jiǎn)單的只需放置在初級(jí)線圈的附近以 將功率提供給燈組件。第二通過省去電連接器而消除了伴隨常規(guī)電連接器的問題，諸如常 規(guī)的電連接器易于腐蝕和磨損，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)環(huán)境條件使電連接器處于潮 濕條件時(shí)，這些問題對(duì)戶外裝置更為敏感。當(dāng)重復(fù)使用時(shí)，機(jī)械連接裝置也易于磨損而最終 失效。第三，感應(yīng)耦合燈固有的可以減少燈組件上的電危害。如上面提到的，燈組件與電源 是電絕緣的。所有的電力必須通過感應(yīng)從電源傳送到燈組件。由于存在著對(duì)可以感應(yīng)傳送 至燈組件的功率的內(nèi)在限定，燈組件中的功率是受到限制的，電危害的風(fēng)險(xiǎn)被降低了。盡管感應(yīng)耦合燈提供了多種優(yōu)于直接連接燈的重要優(yōu)點(diǎn)，但是它們存在著重大的 缺點(diǎn)。感應(yīng)耦合固有的較直接電連接低效。這一部分是由于需要電能來產(chǎn)生和維持電磁場(chǎng)。 常規(guī)感應(yīng)耦合的低效率主要是由拙劣的調(diào)諧電路導(dǎo)致的。這些低效率被初級(jí)線圈和次級(jí)線 圈中的震動(dòng)產(chǎn)生的噪音和吸熱的增加證明。這一效率問題在高功率燈應(yīng)用中變得嚴(yán)重。而 且已有的燈電路需要精確定位初級(jí)線圈和次級(jí)線圈以提供合理的效率水平。這需要更精確 的公差，并且限制燈組件和整個(gè)燈的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)。燈具行業(yè)面臨的最大的可靠性問題之一是由電線或其他導(dǎo)電器貫穿燈套筒而引 起的。典型的，電線通過玻璃管座穿進(jìn)燈的內(nèi)部。由于玻璃不易于粘附和密封導(dǎo)線，因此存 在材料上的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)導(dǎo)致在電線穿過燈的位置發(fā)生泄漏。盡管已努力優(yōu)化密封，但仍然存在 重大的可靠性問題。對(duì)于常規(guī)感應(yīng)電力燈，還存在伴隨著燈電路元件暴露在環(huán)境中而產(chǎn)生的可靠性 問題，比如，來自環(huán)境中的水或者濕氣可能會(huì)損害電路元件。為了解決這一問題，至少一 個(gè)感應(yīng)電力照明系統(tǒng)將整個(gè)燈組件密閉在密封的套筒中。Hutchisson等的美國(guó)專利US 5，264，997種披露了一種燈，該燈安裝在印刷電路板上，與次級(jí)線圈間隔多個(gè)接線端子。印
4刷電路板包括各種感應(yīng)耦合操作所需的電子元件。分隔外殼和透鏡部分相互密封而形成圍 繞燈、印刷電路板和次級(jí)線圈的不漏外殼。外殼具體的設(shè)置為適合接受次級(jí)線圈和與容納 初級(jí)線圈的燈座相互安裝的形狀。盡管密封外殼提供了改進(jìn)的對(duì)環(huán)境條件的保護(hù)，但是它 相對(duì)來說體積大，并且僅僅提供按照透鏡方向透射的光線。由此可見，仍然需要一種效率高、在各種條件下具有改進(jìn)的可靠性、并且容易適合 多種不同燈結(jié)構(gòu)的感應(yīng)耦合燈組件。

發(fā)明內(nèi)容
上述問題通過本發(fā)明得以解決，其中燈組件中設(shè)有燈、為燈提供電力的感應(yīng)次級(jí) 線圈和電容器。電容器與燈和次級(jí)線圈串聯(lián)，并且其在工作頻率下的電抗約等于或者略小 于燈和次級(jí)線圈在工作溫度下的合成阻抗。結(jié)果，燈電路在諧振或者接近諧振條件下工作。 對(duì)于放電燈，串聯(lián)的電容器還起到限制次級(jí)電路中的電流的作用，排除電流非控制的增加， 不然對(duì)于放電燈會(huì)發(fā)生上述問題。另一方面，本發(fā)明提供一種感應(yīng)電力燈組件，其中整個(gè)燈組件電路密封在透明套 筒中。優(yōu)選地，整個(gè)燈組件電路，包括次級(jí)線圈和任何相關(guān)的電容器，被密封在燈的套筒里。 在可選實(shí)施例中，次級(jí)線圈和燈，以及任何電容器和啟動(dòng)裝置被容納在第二封閉的塑料、特 富龍、玻璃或者石英套筒中，并且沒有電線或其他部件穿過該套筒。在第二套筒與所述燈套 筒之間的空間優(yōu)選抽空或者填充功能氣體以提供所需水平的熱傳導(dǎo)或熱絕緣。在另一方面，本發(fā)明提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)開關(guān)以提供對(duì)放電燈的預(yù)加熱。在燈啟動(dòng)期間 的特定時(shí)間段內(nèi)，開關(guān)使在次級(jí)線圈上的電極短路。此外，該電路還可以具有串聯(lián)的電阻器 以限制預(yù)加熱電流。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)為優(yōu)選由在燈控制電路中的相應(yīng)線圈產(chǎn)生的電 磁場(chǎng)來啟動(dòng)的電磁開關(guān)。本發(fā)明提供一種用于感應(yīng)電力照明的簡(jiǎn)單廉價(jià)的燈組件。由于燈組件在諧振或接 近諧振條件下進(jìn)行工作，因此具有高的功率因數(shù)以及高的效率。通過生熱性減少了能量消 耗，并且即使在相對(duì)高功率的應(yīng)用下，也提供感應(yīng)耦合的安靜工作。次級(jí)線圈的效率不需 要初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的精確對(duì)準(zhǔn)，因此允許燈和燈組件在布置和結(jié)構(gòu)上具有更大的自由 度。密封套筒提供具有改進(jìn)的對(duì)環(huán)境防護(hù)的燈電路，而沒有限制光線從燈的傳輸。盡管具 有許多光源，發(fā)出的光譜基于套管材料的特定的透射性也許有損耗，比如，有些材料對(duì)紫外 光不是高透射性的。本發(fā)明允許功能性氣體截留在密封的套筒中，以增加或減少燈與環(huán)境 的隔離程度。此外，通過將整個(gè)燈電路密閉在燈套筒中，可省去對(duì)穿過套筒的電線或者電導(dǎo) 線的需要。這在大大減少生產(chǎn)損失的同時(shí)，在很大程度上提高了燈的可靠性。同時(shí)，本發(fā)明 的電磁開關(guān)提供了一種常規(guī)啟動(dòng)電路的廉價(jià)和可靠的備選方案。以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征 變得更加明顯。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈組件的截面圖；圖2為垂直于圖1所示截面圖的圖1所示燈組件的截面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈電路的示意圖4為具有白熾燈的另一種可選燈組件的截面圖；圖5為具有帶通用基座的白熾燈的另一種可選燈組件的截面圖；圖6為具有鹵素?zé)舻牧硪环N可選燈組件的截面圖；圖7為具有在燈套筒外側(cè)設(shè)有基座的鹵素?zé)舻牧硪环N可選燈組件的截面圖；圖8為具有不帶基座的鹵素?zé)舻牧硪环N可選燈組件的截面圖；圖9為具有不帶外套筒的熒光燈的另一種可選燈組件的截面圖；圖10為具有T-5或T-8型熒光燈的另一種可選燈組件的截面圖；圖11為用在圖10所示燈組件中的燈電路的示意圖；圖12為用在圖10所示燈組件中的另一種可選燈電路的示意圖；圖13為用在圖10所示燈組件中的又一種可選燈電路的示意圖；圖14為用在圖10所示燈組件中的另外一種可選燈電路的示意圖；圖15為具有PL型熒光燈的另一種可選燈組件的截面圖；圖16為具有PL型熒光燈的另一種可選燈組件垂直于圖15所示截面的截面圖；圖17為另一種可選燈組件的局部截面分解圖；圖18為圖16所示另一種可選燈組件的一部分的截面圖；圖19為另一種可選燈組件的一部分的截面圖；以及圖20為又一種可選燈組件的一部分的截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈組件如圖1和2所示，并且一般被標(biāo)記為10。為了公開 的目的，本發(fā)明首先結(jié)合被改裝在38瓦條件下使用的例如用于水處理裝置中的常規(guī)PL-S 型11瓦紫外線(紫外線)燈進(jìn)行描述。燈組件10通常包括燈電路12和外套筒70。燈電 路12包括次級(jí)線圈14、電容器16和燈18，全部串聯(lián)(參見圖3)。次級(jí)線圈14感應(yīng)接收來 自相關(guān)鎮(zhèn)流器(未示出)的初級(jí)線圈(未示出)的功率。串聯(lián)電容器16經(jīng)過將在后面詳 細(xì)描述的特定調(diào)諧，以使燈電路在特定操作條件下諧振操作。整個(gè)燈電路12完全封閉在外 套筒70中，包括次級(jí)線圈14、電容器16和燈18。至少一部分外套筒70是透明的，并且沒 有電線或其他元件穿過。盡管結(jié)合PL-S型38瓦紫外線燈對(duì)下述實(shí)施例進(jìn)行說明，本發(fā)明旨在或適于用于 各種類型或樣式的燈，包括放電燈，白熾燈，脈沖白光燈和發(fā)光二極管(“LED”)燈。本公開 提供多種顯示白熾燈和放電燈的其他可選擇的實(shí)施例。這些實(shí)施例用以解釋本發(fā)明的廣泛 應(yīng)用和適用性，并非是對(duì)權(quán)利要求范圍的限定。多種用于啟動(dòng)本發(fā)明的感應(yīng)電力燈組件的鎮(zhèn)流器對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已公 知的。因此，不再對(duì)鎮(zhèn)流器進(jìn)行詳細(xì)描述。特別適用于說明性實(shí)施例中的PL-S型38W紫外 線燈的鎮(zhèn)流器在于2000年6月12日提交的，申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 90/592194，標(biāo)題為“流體處理系 統(tǒng)(FluidTreatment System)，，的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開，該申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛閰⒖急徽w引用。 該鎮(zhèn)流器適于為本發(fā)明公開的所有實(shí)施例提供有效操作。I.燈的結(jié)構(gòu)如上所述，PL-S型38W紫外線燈優(yōu)選包括用于封閉燈電路12以保護(hù)其不受環(huán)境 影響(參見圖1和圖2)的外套筒70。外套筒70優(yōu)選包括主體90和蓋92。主體90 —般
6為具有開口端和封閉端的圓柱形管。燈電路12安裝進(jìn)主體90后，蓋92在主體90的開口 端上密封以完全封閉燈電路12。燈電路12—般包括次級(jí)線圈14、電容器16和燈18。如 下所述，燈電路12還可以包括啟動(dòng)器35(參見圖2)。燈18為一般常用的具有石英套管的 PL-S型燈，該石英套管具有兩個(gè)相互連接共同限定處室28的平行的腿部72a-b。室28被部 分抽空并且含有所需放電氣體，比如水銀蒸汽。管座32a_b設(shè)置在每個(gè)腿部72a_b的底部。 一對(duì)普通的或者定制設(shè)計(jì)的電極26a-b被設(shè)置在室28內(nèi)，在每個(gè)管座32a-b的頂部安裝一 個(gè)。在這個(gè)實(shí)施例中，外套管70優(yōu)選由石英制成以高效地透過紫外光。在非紫外線的應(yīng)用 中，外套管可由玻璃、特富龍或者塑料制成，部分取決于燈產(chǎn)生的熱和燈的工作環(huán)境。例如， 另一種可選擇的外套管由一定長(zhǎng)度具有密封相對(duì)端(未示出)的特富龍管制成。特富龍管 可以被裝配在燈組件的剩余部分上，并且其相對(duì)端可被卷起，或者密封以封閉特富龍?zhí)淄病?優(yōu)選的，特富龍管的每一端利用熱和壓力向自己折回并卷曲。燈組件10還包括基座50和支板86，以將燈18的相對(duì)端保持在外套筒內(nèi)?；?0 一般為圓柱形且其尺寸適于被緊密裝配在外套筒70內(nèi)。除了保持燈18的一端外，基座50 還容納燈電路12的多種電子組件。基座50限定出圓形的凹槽80以容納次級(jí)線圈14的繞 組，一對(duì)縫隙82a-b以容納每個(gè)腿部72a-b的底端，和一對(duì)孔隙84a_b以容納電容器16和 任何所需的啟動(dòng)器35。燈組件10還可以包括設(shè)置在次級(jí)線圈和電極36a-b之間的熱反射 器58。熱反射器58的形狀優(yōu)選為匹配在其安裝位置的燈套筒52的端面形狀，并且優(yōu)選由 常用的反射材料制備，比如鋁或在適合基底上的鋁箔。支板86—般為盤形并且其尺寸的設(shè) 定使其緊密地裝配在外套筒70內(nèi)。支板86優(yōu)選包括凸出部88，以摩擦裝配在石英套筒52 的腿部72a-b之間。基座50和支板86的精確設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)在不同的應(yīng)用中是變化的，取決 于外套管70和燈電路12的各種部件的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)?；?0和支板86優(yōu)選由可以經(jīng)受高 溫的材料制備，比如陶瓷或者高溫塑料。在一個(gè)實(shí)施例中，在外套筒70和燈套筒52之間的空隙96被構(gòu)造以提供具有所需 導(dǎo)電性或絕緣性的燈組件。例如，空隙96可以被抽空以使燈與冷的環(huán)境隔絕。另一種選擇 是，空隙96被填充較重的氣體，如氬和氖，或者填充流體以在熱環(huán)境下傳導(dǎo)熱。在熱環(huán)境下 從燈傳導(dǎo)熱將有助于保護(hù)燈不致過熱，并且有助于提供最大強(qiáng)度。 在大多數(shù)應(yīng)用中，燈組件10還可以包括可使鎮(zhèn)流器感應(yīng)燈組件10存在的機(jī)構(gòu)。這 使鎮(zhèn)流器只有當(dāng)安裝燈組件10時(shí)才能啟動(dòng)初級(jí)線圈(未示出)。盡管感應(yīng)機(jī)構(gòu)在許多應(yīng) 用中并非必要的，特別是在低功率應(yīng)用中，但是其確實(shí)提供了更有效的設(shè)計(jì)以節(jié)約能量、減 少生熱，并且保護(hù)初級(jí)線圈免于伴隨持續(xù)的操作引起的某種類型的損害。在一個(gè)實(shí)施例中， 燈組件10包括感應(yīng)磁體60和鎮(zhèn)流器(未示出)，或者相關(guān)的控制電路，包括被感應(yīng)磁體60 啟動(dòng)的簧片開關(guān)(未示出)。更具體而言，當(dāng)燈組件10被安裝時(shí)，感應(yīng)磁體60設(shè)置在靠近 簧片開關(guān)(未示出)處。來自感應(yīng)磁體60的磁場(chǎng)導(dǎo)致簧片開關(guān)62關(guān)閉，由此向鎮(zhèn)流器或 控制電路提供信號(hào)表明燈組件10已處于適當(dāng)?shù)奈恢?。感?yīng)磁體優(yōu)選安裝在基座50上，但 是也可以安裝在其他所需的位置。另一種選擇是，感應(yīng)磁體60和簧片開關(guān)(未示出)可以 被機(jī)械開關(guān)(未示出)取代。比如，開關(guān)可被設(shè)置在通過燈組件10的安裝而機(jī)械關(guān)閉的位 置上。另一種選擇是提供燈以手動(dòng)啟動(dòng)的on/off開關(guān)，例如有選擇地開和關(guān)鎮(zhèn)流器的撥動(dòng) 開關(guān)。 II.燈電路
現(xiàn)在將結(jié)合上述的PL-S型38W紫外線燈(參見圖1和2)說明燈電路12。如上所 述，燈電路12通常包括燈18、次級(jí)線圈14和電容器16。燈電路12的示意圖如圖3所示。 在這一實(shí)施例中，燈電路包括單個(gè)次級(jí)線圈14，優(yōu)選由小直徑導(dǎo)線22構(gòu)成的線圈構(gòu)成。次 級(jí)線圈14的精確特性將作為初級(jí)線圈(未示出)和負(fù)載(如燈)的函數(shù)而隨著應(yīng)用的不 同而變化。導(dǎo)線22優(yōu)選常用的磁導(dǎo)線或絞合線(LITZ)，取決于功率設(shè)定和熱耗散。導(dǎo)線優(yōu) 選環(huán)繞環(huán)形凹槽80內(nèi)的基座50進(jìn)行纏繞，這使次級(jí)線圈14具有中空芯。如果需要，中空 芯24可以被其他常用芯取代。導(dǎo)線的類型、導(dǎo)線匝數(shù)和芯的直徑(以及由此得到的導(dǎo)線匝 的直徑)將隨著應(yīng)用的不同而變化，取決于各種因素例如初級(jí)線圈和燈18的負(fù)載特性。選 擇次級(jí)線圈14的電感作為工作頻率和負(fù)載(即燈)在供給功率下的阻抗的函數(shù)。更具體 而言，次級(jí)線圈14的電感由下式確定
次級(jí)線圈的電感=巧 2 χ工作頻率在38瓦的實(shí)施例中，次級(jí)線圈14被構(gòu)造以接收來自在大約100千赫的頻率下工 作的初級(jí)線圈的功率。次級(jí)線圈14包括72匝導(dǎo)線而初級(jí)線圈包括135匝導(dǎo)線。在所述的 38瓦實(shí)施例中，次級(jí)線圈14在100千赫頻率時(shí)具有196微亨的電感值，具有大約123歐姆 的電抗值。次級(jí)線圈14優(yōu)選安置在燈組件10的基座50中。選擇次級(jí)線圈的直徑，使其緊 密裝配在基座50內(nèi)。次級(jí)線圈14通過引線51a-b與燈18電連接。盡管次級(jí)線圈優(yōu)選為 圓形，其也可以依據(jù)應(yīng)用的不同而變化。例如，次級(jí)線圈可以為方形、橢圓形、三角形、梯形、 六邊形、或者甚至為球形。次級(jí)線圈優(yōu)選與初級(jí)線圈同心設(shè)置在外部或內(nèi)部，或者兩個(gè)線圈 可端對(duì)端地設(shè)置。選擇電容器16，以考慮機(jī)械約束提供最佳的功率因數(shù)校正，由此在燈電路中提供 諧振。功率因數(shù)優(yōu)選.90或更大，并且更優(yōu)選為.96或更大，但是在一些應(yīng)用中低一些的值 也是可以接受的。沒有足夠的功率因數(shù)修正，次級(jí)線圈中的電抗性電流將會(huì)反射回到初級(jí) 線圈中，成為更低阻抗負(fù)載。這將導(dǎo)致在工作功率和電流條件下的向上漂移，以及以在初級(jí) 電路中的熱增量方式產(chǎn)生的更高耗損。這一效果與初始的預(yù)期是相反的，但這確實(shí)是由于 串聯(lián)諧振初級(jí)電路的反射阻抗的相反性質(zhì)產(chǎn)生的。試驗(yàn)已經(jīng)揭示在因數(shù)低于.90時(shí)，在初 級(jí)線圈中的電抗性電流和損耗增加得非?？?。這可能具有對(duì)效率有不良影響的材料，尤其 是當(dāng)這些損耗被附加到由耦合因子和dc阻抗導(dǎo)致的損耗時(shí)?？偟膩碚f，選擇電容器16，以 具有約等于或者略小于燈18在其工作溫度時(shí)其電阻阻抗和次級(jí)線圈14的電抗阻抗。類似 于次級(jí)線圈14的電感，選擇電容器的電抗作為給定功率下的工作頻率和負(fù)載(即燈)阻抗 的函數(shù)。更具體而言，根據(jù)下式選擇電容器的電抗
電容器的電抗=&偏A17口& 1^^r 負(fù)載的阻抗X 2 X工作頻率在該電抗值時(shí)，電容器16、次級(jí)線圈14和燈18將在接近諧振條件下進(jìn)行工作，提 供高的功率因數(shù)并由此提供高效率。在說明性實(shí)施例中，電容器16為接近12. 9納法(nf)。 該值將響應(yīng)初級(jí)線圈(未示出)、次級(jí)線圈14和/或燈18的變化而改變。如上所述的次級(jí)線圈和電容器公式給出了粗略大致的所需電容和次級(jí)線圈電抗值。為了得到更精確的值(并且由此精確調(diào)諧功率因數(shù)，限流效果和總體工作參數(shù))，可以 使用循環(huán)測(cè)試程序。在一些應(yīng)用中需要該循環(huán)測(cè)試以得到在所需次級(jí)電路中的效率水平。 這些設(shè)計(jì)的工作參數(shù)包括預(yù)加熱、觸發(fā)電壓和工作電流。所有的這些參數(shù)可以隨比率、電容 和電感的變化，通過調(diào)諧過程來配置。雖然電容器16優(yōu)選在燈18處于工作溫度時(shí)根據(jù)次級(jí)線圈14和燈18進(jìn)行調(diào)諧， 電容器16也可以在其它時(shí)間調(diào)諧以提供最優(yōu)的效率。比如，在需要大電流以啟動(dòng)燈的放電 燈中，本發(fā)明可以用于在啟動(dòng)時(shí)增益電路。在這樣的應(yīng)用中，選擇電容以具有約等于次級(jí)線 圈和電燈在啟動(dòng)溫度(而不是工作溫度)下的聯(lián)合阻抗的電抗。這將增加燈電路在啟動(dòng)期 間的效率，允許使用具有更低電流最大值的鎮(zhèn)流器。根據(jù)等離子體的性質(zhì)，放電燈試圖維持電壓在基本上恒定的固有電壓值處。結(jié)果， 當(dāng)次級(jí)線圈14產(chǎn)生超過燈的固有電壓的電壓時(shí)，燈將消耗過多的功率。由于放電燈的阻抗 響應(yīng)電流而降低，因此燈電壓產(chǎn)生不斷增加的更大的電流直至電路極限或自毀。上述問題 通過電容器16得以解決，其作用是限制供給燈的電流。電流限制功能是電容器的固有特 性。已確定使次級(jí)線圈處于諧振的電容值約等于能提供合適電流限制的電容值。相應(yīng)地， 已確定在本發(fā)明中通過選擇電容值以提供合適的整體功率因數(shù)獲得電流限制功能。本發(fā)明被并入放電燈組件時(shí)，燈電路12優(yōu)選包括常用的啟動(dòng)器35 (參見圖2)， 輝光燈泡或者其他相等同的裝置。啟動(dòng)器和輝光燈泡是已公知的，因此不再在本申請(qǐng)中詳 細(xì)描述。在放電燈組件的一個(gè)實(shí)施例中，常用啟動(dòng)器被遠(yuǎn)程啟動(dòng)開關(guān)替代，比如電磁開關(guān) 34(參見圖3)。電磁開關(guān)34在電極36a-b之間串聯(lián)的接入，由此有選擇地允許開關(guān)34關(guān) 閉電極36a-b間的電路。當(dāng)關(guān)閉時(shí)，開關(guān)34允許電流直接流過電極36a-b，而不是通過需要 電弧擊穿氣體。結(jié)果是，當(dāng)開關(guān)34關(guān)閉時(shí)，電極36a-b被快速加熱。優(yōu)選基本垂直于初級(jí) 線圈電磁場(chǎng)的方向設(shè)置電磁開關(guān)34，以使電磁開關(guān)34不被初級(jí)線圈的電磁場(chǎng)啟動(dòng)。取而 代之，分離的線圈38設(shè)置在電磁開關(guān)34附近，在此其可以被充電以選擇性關(guān)閉開關(guān)34。微 處理器40優(yōu)選控制線圈38的工作，由此控制電磁開關(guān)。微處理器40被編程在每次燈電路 被通電時(shí)，在一個(gè)固定時(shí)間間隔內(nèi)給線圈38充電。這關(guān)閉電磁開關(guān)，同時(shí)短路電極36a-b。 另一種選擇是，微處理器40可以被常用的單次計(jì)時(shí)器電路(未示出)替代，單次計(jì)時(shí)器被 構(gòu)造用以在每次燈啟動(dòng)時(shí)，給線圈充電所需時(shí)間。III.其他可選實(shí)施例燈組件的配置在不同的應(yīng)用中也許有顯著的變化，大體上取決于燈的類型和相關(guān) 的功率要求。本發(fā)明可以進(jìn)行改進(jìn)以允許在更廣泛種類的現(xiàn)有的照明系統(tǒng)中使用。下列備 選實(shí)施例描述了適于各種用途的多種可選實(shí)施例。這些備選實(shí)施例旨在說明本發(fā)明的廣泛 的適應(yīng)性，而非是窮舉性的。圖4示出了將本發(fā)明應(yīng)用于白熾燈中的另一可選實(shí)施例。在該實(shí)施例中，燈組件 110包括玻璃套筒152和塑料基座150。玻璃套筒152 —般為燈泡形，并且包括向里彎折并 且通常為圓柱形的管座132。次級(jí)線圈114圍繞管座132安裝在玻璃套筒152內(nèi)。燈絲136 以常規(guī)方式安裝在次級(jí)線圈上向上延伸至玻璃套筒152的球形部分。與上述實(shí)施例不同， 本實(shí)施例中基座150裝配到玻璃套筒152的外部?；粯?gòu)造與相應(yīng)的插座(未示出)相 互固定。所示基座150 —般為圓形并且包括被構(gòu)造用以快速配合進(jìn)入相應(yīng)的插座(未示出) 中的環(huán)形凹進(jìn)部156?；?50還包括上凸緣158以提供用于從插座(未示出)上移走燈
9組件110的抓緊邊。但是，基座150可以具有多種不同的結(jié)構(gòu)以允許燈組件與各種不同的 插座機(jī)械連接。例如，基座可以是帶有外螺紋的。如圖所示，燈組件110優(yōu)選包括感應(yīng)磁體 160。感應(yīng)磁體160可以被裝配到基座150底面上的相應(yīng)的保持壁162上。如上所述，感應(yīng) 磁體160與磁性啟動(dòng)開關(guān)協(xié)同作用，以提示初級(jí)線圈或者控制電路燈組件110的存在。這 使初級(jí)線圈只有在燈組件110處于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)才被通電。如圖5所示，白熾燈組件110’ 可以被構(gòu)造以能與常規(guī)的通用基座進(jìn)行工作。在該實(shí)施例中，基座150’包括一對(duì)安裝插腳 156a-b，其可以與常規(guī)的通用基座燈插座(未示出)中的匹配插槽互鎖。圖6示出了應(yīng)用于鹵素?zé)糁械谋景l(fā)明的另一可選實(shí)施例。在該實(shí)施例中，燈組件 210 一般包括石英套筒252和陶瓷基座250。選擇套筒252和基座250的材料，以能承受鹵 素?zé)艄ぷ鲿r(shí)特別高的溫度。石英套筒252優(yōu)選完全密封，并且不包括任何貫穿的元件，如導(dǎo) 線或其他電連接器。燈絲236、次級(jí)線圈214和電容器216被封閉在石英套筒252內(nèi)。在一 些應(yīng)用中，電容器216對(duì)于提供可接受的效率水平不是必需的，因此相應(yīng)可以去掉。燈組件 210進(jìn)一步包括設(shè)置在燈絲236和次級(jí)線圈214之間的熱反射器258?；?50可包括四 分之一圈的螺紋256a-b，其在相應(yīng)的插座(未示出)中相互螺紋配合?；?50可具有另 一種可選擇的結(jié)構(gòu)以便于安裝在插座上。感應(yīng)磁體260優(yōu)選安裝到基座250的內(nèi)底面上。在可選擇的鹵素?zé)艚M件210’中，石英套筒252’被縮短以剛好終止于基座250’的 頸部(參見圖7)內(nèi)。次級(jí)線圈214’被移到石英套管252’的外部，并且設(shè)置在基座250’ 中。在這個(gè)實(shí)施例中，次級(jí)線圈214’與燈絲236’熱量的絕緣。該實(shí)施例還可以包括感應(yīng) 磁體260，。在另一個(gè)可選的鹵素?zé)艚M件210”中，基座被省去，而感應(yīng)磁體260”被移入密封石 英套筒252”的內(nèi)部。如圖8所示，石英套筒252”限定了完全圍繞套筒252”延伸的環(huán)形的 凹進(jìn)部256”，以使燈組件210”可被快速配合進(jìn)入相應(yīng)的插座(未示出)中。另一個(gè)可選擇的實(shí)施例如圖9所示。在該實(shí)施例中，燈組件310包括設(shè)置在燈套筒 352外部的基座350，并且燈組件310不包括外套筒。燈套筒352封閉電極336a_b以及所需 的放電氣體如水銀蒸汽。次級(jí)線圈314、電容器316、任何所需的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)(比如常用的啟 動(dòng)器或者如上所述的磁性啟動(dòng)開關(guān))以及所有電連接器被容納在基座350內(nèi)，但是在燈套 管352外部?；?50被構(gòu)造用以與常規(guī)通用基座相對(duì)應(yīng)，并且包括一對(duì)安裝插腳356a-b， 其可以與燈插座(未示出)中的匹配插槽互鎖。基座350也可以選擇被構(gòu)造用以與其他插 座結(jié)構(gòu)相匹配。感應(yīng)磁體360優(yōu)選安裝在基座350中。如果需要，該燈組件310也可以增 加外套筒(未示出)以增加其對(duì)環(huán)境的防護(hù)。如果包括外套管，外套筒優(yōu)選除了基座350 圍繞整體燈組件延伸?；?50被安裝在外套筒的外部以使其可與燈插座相互配合。圖10和圖11示出了應(yīng)用于T5或T8型熒光燈中的本發(fā)明的另一可選實(shí)施例。燈 組件410包括加長(zhǎng)的玻璃套筒452和一對(duì)次級(jí)線圈414a-b，每個(gè)位于套筒452的一端。由 于兩個(gè)次級(jí)線圈414a-b處于不同的物理位置，電源優(yōu)選被構(gòu)造用以包括兩個(gè)分離的初級(jí) 線圈(未示出)，分別為兩個(gè)次級(jí)線圈414a-b提供電能。兩個(gè)初級(jí)線圈設(shè)置在鄰近相應(yīng)的 次級(jí)線圈處。典型地在線圈414a-b之間均勻分配電能，但是并非嚴(yán)格必須。優(yōu)選次級(jí)線圈 414a-b被設(shè)置相反極性，每一個(gè)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈結(jié)合被構(gòu)造，用以保持給燈供電所需 的半電壓和電流。套筒452優(yōu)選包括在每一相對(duì)端形成的環(huán)形管座432a-b以容納次級(jí)線圈 414a-b。電極436a-b與每一個(gè)次級(jí)線圈414a-b電連接。電容器416串聯(lián)連接在兩個(gè)次級(jí)線圈414a-b之間。計(jì)算該實(shí)施例中的電容器416a-b的值的優(yōu)選方法是，假定只使用一個(gè) 線圈，根據(jù)上述的方法(與披露的第一個(gè)實(shí)施例有關(guān))對(duì)電路進(jìn)行初始分析。然后將這種 假定情況下的單個(gè)電容值二等分，作為本實(shí)施例中兩個(gè)電容416a_b中每一個(gè)的電容值?？?選用的端蓋420a-b，優(yōu)選由鋁制成，被裝配在套筒452的相對(duì)端上。燈組件410可以包括常 用啟動(dòng)器435，如圖11所示。在這個(gè)實(shí)施例中，需要在兩個(gè)次級(jí)線圈414a-b之間提供導(dǎo)體 498a-b。導(dǎo)體498a-b優(yōu)選包含在燈套管452中。作為另一種可選方式，磁性開關(guān)434a_b， 或者其他遠(yuǎn)程啟動(dòng)開關(guān)可以替代常規(guī)啟動(dòng)器。如圖12所示，燈組件410’包括串聯(lián)安裝在 每個(gè)次級(jí)線圈414a-b，和其相應(yīng)的燈絲或電極436a-b，之間的分離開關(guān)434a_b。通過關(guān) 閉該開關(guān)434a-b，從每個(gè)次級(jí)線圈414a-b’的電能直接提供給相應(yīng)的燈絲。在這個(gè)實(shí)施例 中，在次級(jí)線圈414a-b，之間只有一個(gè)導(dǎo)體498，。電容器416，沿導(dǎo)體498，串聯(lián)連接。圖13示出了用于雙線圈燈組件410”的另一可選電路。在這個(gè)電路中，在兩個(gè)次級(jí) 線圈414a-b”之間不需要導(dǎo)體。代替的是，每一個(gè)次級(jí)線圈414a-b”包括專用開關(guān)434a-b” 和專用電容器416a-b”。燈控制器優(yōu)選被構(gòu)造用以使兩個(gè)開關(guān)434a-b”同時(shí)打開和關(guān)閉。 計(jì)算電容器416a-b”的電容值的最優(yōu)方法是，假定只使用一個(gè)次級(jí)線圈根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例 公開方法對(duì)電路進(jìn)行初始分析。然后二等分該假定配置的單個(gè)電容器的電容值，以作為本 實(shí)施例的兩個(gè)電容器416a-b”中每一個(gè)的電容值。在一些應(yīng)用中，電能不能在兩個(gè)次級(jí)線 圈之間均勻分配。在這樣的實(shí)施例中，兩個(gè)電容器的電容值間的比率應(yīng)該與兩個(gè)次級(jí)線圈 之間的功率比率相當(dāng)。圖14示出了用于雙線圈燈410”’的另一個(gè)可選電路。在該實(shí)施例中，僅設(shè)有一個(gè) 次級(jí)線圈414”’。次級(jí)線圈414”’與位于燈相對(duì)端的電極436a-b”’連接。該電路包括在線 圈間延伸的一對(duì)導(dǎo)體498a-b”’。設(shè)有常規(guī)啟動(dòng)器435”’或其他啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如磁性開關(guān)，用 以啟動(dòng)燈。在這一實(shí)施例中，優(yōu)選根據(jù)第一個(gè)披露的實(shí)施例的方法選擇電容器416”’的電容值。本發(fā)明應(yīng)用在PL型熒光燈中的另一個(gè)可選擇的實(shí)施例如圖15和圖16所示。在 這一實(shí)施例中，整個(gè)燈電路被封閉在燈套管552中，并且不包含外套管。如圖所示，燈組件 510包括具有兩個(gè)相互連接的腿部502a-b的燈套管552。該燈組件510可以包括上述任何 種類的雙線圈燈電路。為了說明的目的，該實(shí)施例結(jié)合燈組件510進(jìn)行描述，該燈組件具有 安裝在每個(gè)腿部502a-b的基座上的分離的次級(jí)線圈514a-b。兩個(gè)次級(jí)線圈514a_b優(yōu)選 由圍繞或者鄰近燈組件510 —端的一個(gè)初級(jí)線圈提供電力。每個(gè)次級(jí)線圈514a-b與電極 536a-b、電容器516a-b和磁性啟動(dòng)開關(guān)534a_b串聯(lián)。如上所述，結(jié)合實(shí)施例13所述的實(shí) 施例選擇每個(gè)電容器516a-b的電容值。該燈組件510還可以包括感應(yīng)磁體560。具有可選用的密封結(jié)構(gòu)的可選擇燈組件610如圖17和圖18所示。如分解視圖 17所示，燈組件610 —般包括鎖緊環(huán)602，外套筒670，燈618和基座650。鎖緊環(huán)602、外 套筒670和基座650配合密封燈組件610。如圖18所示將更清楚，基座650包括用以容納 次級(jí)線圈614和燈618的圓柱形中心部分652。更具體而言，燈618安裝在印刷電路板組 件(“PCBA”)654上，該印刷電路板組件優(yōu)選支承燈組件610中的任何電容器或啟動(dòng)機(jī)構(gòu)。 燈/PCBA的組合件例如通過固定零件或者快速配合的方式被安裝在基座650上?；?50 還可以包括圍繞基座650的環(huán)形溝槽656，用于容納外套筒670的端部。一個(gè)0型圈604圍 繞中心部分652裝配在環(huán)形溝槽656中。基座650可以包括環(huán)形肋(未示出)用以防止0
11型圈604拱上中心部分652。一旦被安裝，0型圈604設(shè)置在外套筒670的內(nèi)徑和基座650 的中心部分652的外徑之間。在該位置，0型圈604不僅僅提供有效的防水密封，而且還可 以作為震動(dòng)阻尼器以對(duì)燈和外套筒670之間震動(dòng)進(jìn)行減震。外套筒670 —般為具有封閉端 和開口端的圓柱形管。圍繞外套筒670的開口端設(shè)有卷邊672或者其他凸緣。外套筒670 通過鎖定環(huán)602安裝固定在基座650上。鎖定環(huán)602 —般為環(huán)形并且裝配到外套筒670和 基座650上。鎖定環(huán)602通常具有倒L形狀的截面，并具有徑向腿部674和軸向腿部676。 徑向腿部674與卷邊672接合，軸向腿部676與基座650的外表面接合。另一種選擇是，如 圖19所示，鎖定環(huán)602’和基座650’也可以被構(gòu)造成可使軸向腿部676’可被裝配到環(huán)形 溝槽656，中。在兩個(gè)實(shí)施例中，軸向腿部676或676，被固定在基座650或650，上以將外 套筒670鎖定在基座650的環(huán)形溝槽656中。鎖定環(huán)602可以用各種連接方式附接在基座 650上。例如鎖定環(huán)602可以通過聲波或者熱焊接的方式附接到基座650上。另一種選擇 是，燈組件610”可包括下凸緣678(參見圖20)的鎖定環(huán)602”，以使鎖定環(huán)602’被快速裝 配到基座650’上，或者可以在鎖定環(huán)和基座上設(shè)置螺紋(未示出)，以使鎖定環(huán)螺紋固定到 基座上。 上面描述的為本發(fā)明的多種實(shí)施例。只要沒有偏離所附權(quán)利要求中所限定的精神 和范圍，可以作出多種改進(jìn)和變化，所述權(quán)利要求依據(jù)專利法的等同原則進(jìn)行解釋。任何以 單數(shù)形式對(duì)權(quán)利要求中的部件進(jìn)行的引用，例如用“一個(gè)”、“這個(gè)”和“所述”，不應(yīng)解釋為是 限制該部件為單個(gè)的。
權(quán)利要求
一種感應(yīng)電力燈組件，包括用于接收來自感應(yīng)初級(jí)線圈的功率的感應(yīng)次級(jí)線圈，所述感應(yīng)次級(jí)線圈具有次級(jí)電抗；與所述次級(jí)線圈串聯(lián)設(shè)置的燈，所述燈具有燈套筒和燈阻抗；和與所述感應(yīng)次級(jí)線圈和所述燈串聯(lián)設(shè)置的電容器，所述電容器在起動(dòng)溫度下選擇具有大致等于所述燈阻抗和所述次級(jí)電抗的總和的電抗，由此所述電容器、所述燈和所述次級(jí)線圈在起動(dòng)期間基本上在諧振條件下工作。
2.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈進(jìn)一步被限定為絞合線線圈。
3.如權(quán)利要求2所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈進(jìn)一步被限定為磁導(dǎo)線線圈。
4.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述燈套筒對(duì)所需波長(zhǎng)的光基本上是透明的。
5.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述燈套筒基本上是透明的。
6.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述燈進(jìn)一步被限定為白熾燈。
7.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述燈進(jìn)一步被限定為放電燈。
8.如權(quán)利要求1所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈與所述燈同軸。
9.一種感應(yīng)電力燈組件，包括用于接收來自感應(yīng)初級(jí)線圈的功率的感應(yīng)次級(jí)線圈，所述感應(yīng)次級(jí)線圈具有電抗； 與所述次級(jí)線圈串聯(lián)設(shè)置的燈，所述燈具有基本上等于所述次級(jí)線圈的所述電抗的阻 抗值；和與所述次級(jí)線圈和所述燈串聯(lián)設(shè)置的電容器，所述電容器在起動(dòng)溫度下具有大致等于 所述燈的所述阻抗和所述次級(jí)線圈的所述電抗的總和的電抗，由此所述電容器、所述燈和 所述次級(jí)線圈在起動(dòng)期間基本上在諧振條件下工作。
10.如權(quán)利要求9所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈進(jìn)一步被限定為絞合線線圈。
11.如權(quán)利要求10所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈進(jìn)一步被限定為磁導(dǎo)線線圈。
12.如權(quán)利要求9所述的燈組件，其中所述燈組件包括圍繞并完全密閉所述次級(jí)線圈、 所述電容器和所述燈的封閉的透明套筒，所述套筒未被貫穿。
13.如權(quán)利要求9所述的燈組件，其中所述燈進(jìn)一步被限定為白熾燈。
14.如權(quán)利要求9所述的燈組件，其中所述燈進(jìn)一步被限定為放電燈。
15.如權(quán)利要求9所述的燈組件，其中所述次級(jí)線圈與所述燈同軸。
16.一種制造燈組件的方法，包括以下步驟將燈與感應(yīng)次級(jí)線圈連接，所述燈具有燈套筒和阻抗，所述次級(jí)線圈具有電抗； 將電容器與所述燈和所述感應(yīng)次級(jí)線圈串聯(lián)連接，所述電容器在起動(dòng)溫度下選擇具有 大致等于所述燈阻抗和所述次級(jí)電抗的總和的電抗，由此所述電容器、所述燈和所述次級(jí) 線圈在起動(dòng)期間基本上在諧振條件下工作。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述燈連接步驟包括以下步驟 連接燈絲線第一端至所述感應(yīng)次級(jí)線圈的第一引線；連接燈絲線第二端至所述電容器的第一引線；以及 連接所述電容器的第二引線至所述感應(yīng)次級(jí)線圈的第二引線。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述燈連接步驟包括以下步驟連接第一燈電極 至所述感應(yīng)次級(jí)線圈的第一引線；連接第二燈電極至所述電容器的第一引線；以及 連接所述電容器的第二引線至所述感應(yīng)次級(jí)線圈的第二電極。
19.如權(quán)利要求12所述的燈組件，其中所述套筒為基本上平的塑料管，所述管的相對(duì) 端被密封以提供完全密封封閉。
20.如權(quán)利要求19所述的燈組件，其中所述管的所述相對(duì)端被卷邊。
21.如權(quán)利要求20所述的燈組件，其中所述塑料管進(jìn)一步被限定為聚四氟乙烯管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種感應(yīng)電力燈組件，包括用于接收來自感應(yīng)初級(jí)線圈的功率的感應(yīng)次級(jí)線圈，所述感應(yīng)次級(jí)線圈具有次級(jí)電抗；與所述次級(jí)線圈串聯(lián)設(shè)置的燈，所述燈具有燈套筒和燈阻抗；和與所述感應(yīng)次級(jí)線圈和所述燈串聯(lián)設(shè)置的電容器，所述電容器在起動(dòng)溫度下選擇具有大致等于所述燈阻抗和所述次級(jí)電抗的總和的電抗，由此所述電容器、所述燈和所述次級(jí)線圈在起動(dòng)期間基本上在諧振條件下工作。本發(fā)明還提供一種制造燈組件的方法，包括以下步驟將燈與感應(yīng)次級(jí)線圈連接，所述燈具有燈套筒和阻抗，所述次級(jí)線圈具有電抗；將電容器與所述燈和所述感應(yīng)次級(jí)線圈串聯(lián)連接，所述電容器在起動(dòng)溫度下選擇具有大致等于所述燈阻抗和所述次級(jí)電抗的總和的電抗，由此所述電容器、所述燈和所述次級(jí)線圈在起動(dòng)期間基本上在諧振條件下工作。
文檔編號(hào)H05B41/24GK101881385SQ20101013584
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者D·W·巴爾曼 申請(qǐng)人:通達(dá)商業(yè)集團(tuán)國(guó)際公司