CN102931049A

CN102931049A - 一种紧凑型无极荧光灯

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Publication number: CN102931049A
Application number: CN2012103977194A
Authority: CN
Inventors: 叶关荣; 毛滋春; 叶炜
Original assignee: XINYE PHOTOELECTRIC ENGINEERING Co Ltd HANGZHOU
Current assignee: Ye Wei
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: CN102931049B

Abstract

本发明提供了一种紧凑型无极荧光灯，其灯头外壳内设有金属屏蔽盒，其MOS功率管部件和输出扼流圈被放入金属屏蔽盒中，防止高频辐射向外部泄漏，MOS功率管部件和输出扼流圈之间也被金属壁屏蔽；其天线部分安装在灯头外壳上，并处于金属屏蔽盒的上方，天线部分包括金属屏蔽器；金属屏蔽器将磁芯、线圈隔在外侧，屏蔽无极荧光灯天线部分的高频信号对灯头外壳内部的电路的电磁辐射；金属屏蔽器通过连接线与金属屏蔽盒导通，金属屏蔽器还设有开口，以减小涡流产生并供无极荧光灯的高频馈线通过。本发明结构紧凑，在体型上接近白炽灯；本发明设计了合适的灯泡屏蔽结构和电路屏蔽布置，结构和制造简单、效果好，能达到IEC相关的无线电干扰技术要求。

Description

一种紧凑型无极荧光灯

技术领域

本发明涉及一种小型的无极荧光灯，它可以作为替代白炽灯的新型节能光源。

背景技术

在中国，国家发展改革委员会、商务部、海关总署、国家工商总局、国家质检总局联合印发了《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》。《公告》决定从2012年10月1日起，按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。《公告》明确中国逐步淘汰白炽灯路线图分为五个阶段：2011年11月1日至2012年9月30日为过渡期；2012年10月1日起禁止进口和销售100瓦及以上普通照明白炽灯。

淘汰白炽灯的公告给新型节能光源带来发展的机遇，小功率LED一体化光源、节能灯和紧凑型无极荧光灯都是白炽灯的替代光源。

1，小功率LED一体化光源:

小功率LED一体化光源作为60W以下白炽灯的替代光源，几乎不存在兢争对手，目前尚有不足的是光束空间色温的一致性欠佳、显色性指数Ra还需提高、眩光偏大等。在发光效率方面，低色温的商品化的一体化4瓦，7瓦，10瓦等约为60-80 lm/W，高色温约在100-120 lm/W，足以替代60瓦以下的白炽灯。但替代100瓦以上的白炽灯，则需要十几瓦功率LED光源，这给15-20瓦一体化LED灯带来了困难，因为LED光源的热量是由传导散热完成的，需设计较大的散热器才能使LED光源正常工作，大体积的LED光源不会受到用户的欢迎。

2，节能灯:

中国于八十年代初引进节能灯技术，并以世界第一生产大国每年生产约80-90亿个，其中80-90%出口，近年来由于环保问题和荧光粉提价受到一定的影响，节能灯的寿命约为5000-7000小时，欧盟对汞污染问题特别关注。

3，高频无电极荧光灯或称电磁感应灯(简称无极荧光灯）:

高频无电极荧光灯或称电磁感应灯(简称无极荧光灯)在九十年代初研究成功，近年来已逐步被人们所了解，它的工作原理是采用电磁感应技术在灯泡(或灯管)内产生电磁回路，通过以高频感应电磁场的方式将能量耦合到灯泡(或灯管)内，这些能量使灯泡(或灯管)内的汞气体雪崩电离形成等离子体，受激汞离子返回原始状态时，会将原来所获得的能量以185nm、253.7nm、365nm、404.6nm、435.8nm、546.1nm、577nm、579nm波长辐射出来，其中253.7nm紫外线能量最强，灯泡(或灯管)内壁的荧光粉受253.7nm紫外线激发而发出可见光。由于未使用传统光源中的灯丝，避免了传统光源的灯丝烧毁的问题，因此，延长了无极荧光灯使用寿命，其寿命可大于6万小时，光源无电极，免维护，点灯无闪烁，光色柔和，显色指数达80以上，视觉效果好。

近年来由于世界能源紧张，各国出台了淘汰白炽灯路线图。无极荧光灯研究也在向小型化方向发展，以可以作为白炽灯的替代光源。与其它节能光源相比，紧凑型无极荧光灯在18-23W功率范围内替代100-200瓦白炽灯具有优势，因为15-23WLED灯的重量与体积不易替代上述白炽灯。而且，紧凑型无极荧光灯光效比节能灯高，节能效果明显，寿命为节能灯6倍，显色性优于LED灯，光束空间色温的一致性好，是面发光光源，不眩光，是替代100-200瓦白炽灯优先光源。

世界上，日本早在1990年已经研究成功工作频率13.65MHz的无极荧光灯，发光效率尚不太理想。九十年代中，美国GE公司推出了23W GENURA，是比较成功的光源，适用于室内应用，工作频率为2.65MHz，发光效率为49 lm/W，寿命为15000小时。

由于无极荧光灯的工作频率较高，中心工作频率为250kHz和2.65MHz左右，将会产生对电网、仪器和人员的有害干扰，国际电工委员会建立了相应的国际标准，来限制这类干扰水平。世界上已有很多研究单位和公司投入了人力、物力，其中包括了德国OSRAM公司、日本松下公司、美国GE公司等。由于紧凑型(CIL)无极荧光灯供电只有相线和中线，不能如大功率无极荧光灯一样具有第三根接地线，所以要满足国际电工委员会相应的国际标准非常困难。至今，从已知的信息和样品测试中了解，在紧凑型一体化无极荧光灯中，只有美国GE公司23W GENURA能达到 IEC/CISPR15的技术要求。

美国GE公司对23W GENURA做了非常特殊的设计，消除了泡壳对后部电路的高频无线电干扰。泡壳表面涂上导电膜，防止高频信号对外部辐射，在泡壳的下部，设计了镀银胶混合金属膜，形成栅格状防止涡流，这一导电金属膜用扁平接地馈线与高频电路地线相连。美国GE公司应用了这样复杂的结构设计，达到了国际电工委员会(IEC)相关的无线电干扰(EMC) 技术要求。电路的输出扼流线圈也做了屏蔽，配合输入EMC滤波器，整灯电路的无线电干扰达到了国际电工委员会相应的国际标准。目前，在世界上用常规研制的无极荧光灯泡壳都无法达到IEC相关的无线电干扰(EMC) 技术要求。

但是，GE公司23W GENURA泡壳结构造价太高，不易被市场接受，也达不到替换白炽灯的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种紧凑型无极荧光灯，其造价低、能够通过相关无线电干扰限制要求，达到替换白炽灯的目的。为此，本发明采用以下技术方案：它包括灯泡，无极荧光灯的天线部分、无极荧光灯的高频发生器部分；其特征在于所述无极荧光灯设置有灯头外壳，所述灯头外壳内设有金属屏蔽盒，所述高频发生器部分的MOS功率管部件和输出扼流圈被放入金属屏蔽盒中，将MOS功率管部件和输出扼流圈密封在内部，防止高频辐射向外部泄漏，MOS功率管部件和输出扼流圈之间也被金属壁屏蔽；所述天线部分安装在灯头外壳上，并处于金属屏蔽盒的上方，所述天线部分包括磁芯、线圈、线圈架和金属屏蔽器；所述金属屏蔽器包括处在天线部分底部的盘部，并且所述盘部的位置处在灯头外壳内，所述金属屏蔽器在盘部之上还设有套管部；金属屏蔽器将磁芯、线圈隔在外侧，屏蔽无极荧光灯天线部分的高频信号对天线部分下方灯头外壳内部的电路的电磁辐射；金属屏蔽器通过连接线与金属屏蔽盒导通，所述盘部还设有开口，以减小涡流产生并供无极荧光灯的高频馈线通过，高频馈线将天线部分与高频发生器的输出端相连。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

所述开口为开在盘部上的狭缝。

所述灯泡套在天线部分外，所述灯泡还具有穿过金属屏蔽器套管部和盘部的中心管，在中心管的末端设置汞齐；金属屏蔽器的盘部具有供中心管穿过的中心孔。

所述线圈架套在金属屏蔽器外，所述线圈架内壁具有台阶，磁芯呈管状且套在金属屏蔽器的套管部外并处在套管部和线圈架之间、紧贴金属屏蔽器的套管部，所述台阶的台阶面托住磁芯。

所述金属屏蔽器连在线圈架上。

在天线部分的底部和金属屏蔽盒之间设隔板，在隔板和天线部分的底部之间的灯头外壳上设有散热孔，所述隔板上具有保护中心管末端的凹槽。

所述金属屏蔽盒呈扇形盒并被金属壁隔出左右分布的MOS功率管部件室和输出扼流圈室，在MOS功率管部件室的外壁内侧具有供MOS功率管部件贴靠的平面，MOS功率管部件被紧固件顶在所述平面上，

金属屏蔽盒包括盒体和上盖，用螺丝将上盖与金属屏蔽盒盒体固定，上盖与金属屏蔽盒盒体之间密封，防止MOS功率管部件和输出扼流圈的高频辐射向外部泄漏。

由于采用本发明的技术方案，本发明结构紧凑，天线部分和高频发生器部分被设置在一起，形成紧凑型、一体化的无极荧光灯，在体型上接近白炽灯；进一步地，本发明设计了合适的灯泡屏蔽结构和电路屏蔽布置，屏蔽结构简单而效果好，能达到国际电工委员会(IEC)相关的无线电干扰(EMC) 技术要求，而在制造时不需要采用美国GE公司复杂的灯泡结构和制灯工艺，使得应用常规制灯工艺生产的无极荧光灯泡就能达到国际电工委员会（IEC）的技术要求，能大幅降低紧凑型、一体化的无极荧光灯的制造成本，使得紧凑型、一体化的无极荧光灯能够成为经济的白炽灯的替代光源。

附图说明

图1a为美国GE公司23W GENURA紧凑型、工作频率为2.65MHz一体化无极荧光灯根据国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的传导干扰结果测试图，最上部折线为干扰允许的极限值，最下部曲线为实测值，纵坐标为干扰强度(分贝值dB) ，横坐标为频率范围(9kHz—30MHz) 。

图1b为美国GE公司23W GENURA紧凑型、工作频率为2.65MHz一体化无极荧光灯根据国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的辐射干扰结果测试图，最上部折线为干扰允许的极限值，最下部曲线为实测值，纵坐标为干扰强度(分贝值dB)，横坐标为频率范围(30MHz—300MHz) 。

图2a为用常规研制的无极荧光灯泡壳、工作频率为2.65MHz功率为15瓦的某不符合国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的传导干扰结果测试图；

图2b为用常规研制的无极荧光灯泡壳、工作频率为2.65MHz功率为15瓦的某不符合国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的辐射干扰结果测试图；

图3a为应用本发明方案的工作频率为2.65MHz功率为20瓦的紧凑型、一体化无极荧光灯的传导干扰测试图；

图3b为应用本发明方案的工作频率为2.65MHz功率为20瓦的紧凑型、一体化无极荧光灯的辐射干扰测试图；

图4为本发明所提供的实施例的结构剖视图。

图5为图4所示实施例中天线部分的示意图。

图6a为图4所示实施例中金属屏蔽器的主视图。

图6b为图4所示实施例中金属屏蔽器的俯视图。

图7a为图4所示实施例中金属屏蔽盒的俯视图。

图7b为图4所示实施例中天线部分下方灯头外壳内部的电路部分的立体图。

图8a为应用本发明方案的工作频率为2.65MHz功率为20瓦的紧凑型、一体化无极荧光灯的一种外形图。

图8b为应用本发明方案的工作频率为2.65MHz功率为20瓦的紧凑型、一体化无极荧光灯的另一种外形图。

具体实施方式

参照附图。本发明包括灯泡1，无极荧光灯的天线部分、无极荧光灯的高频发生器部分；其特征在于所述无极荧光灯设置有灯头外壳100，所述灯头外壳100内设有金属屏蔽盒9，所述高频发生器部分的MOS功率管部件81和输出扼流圈82被放入金属屏蔽盒9中，将MOS功率管部件和输出扼流圈密封在内部，防止高频辐射向外部泄漏，MOS功率管部件和输出扼流圈之间也被金属壁90屏蔽；

所述天线部分安装在灯头外壳100上，并处于金属屏蔽盒9的上方，所述天线部分包括磁芯3、线圈2、线圈架4和金属屏蔽器5；所述金属屏蔽器包括处在天线部分底部的盘部51，并且所述盘部的位置处在灯头外壳内，所述金属屏蔽器在盘部之上还设有套管部52；金属屏蔽器将磁芯3、线圈2隔在外侧，屏蔽无极荧光灯天线部分的高频信号对天线部分下方灯头外壳内部的电路的电磁辐射，因金属屏蔽器与金属屏蔽盒有电平差，金属屏蔽器不是接地电平，不能屏蔽辐射，故将金属屏蔽器5通过连接线10与金属屏蔽盒9导通；所述盘部51还设有开口510，以减小涡流产生、降低涡流损耗，提高光源效率，电路工作稳定，并供无极荧光灯的高频馈线7通过，高频馈线将天线部分与高频发生器的输出端相连，高频发生器通过高频馈线7给线圈2供电，产生高频电磁场，受激汞离子发射出紫外线，并激发灯泡内的荧光粉发出可见光。

所述开口510可以为开在盘部上的狭缝。

所述灯泡1套在天线部分外，所述灯泡还具有穿过金属屏蔽器套管部52和盘部51的中心管12，在中心管的末端设置汞齐6，附图标号11为辅汞齐；金属屏蔽器的盘部具有供中心管12穿过的中心孔53。

所述线圈架套在金属屏蔽器外，所述线圈架内壁具有台阶40，磁芯3呈管状且套在金属屏蔽器的套管部外并处在套管部52和线圈架4之间、紧贴金属屏蔽器的套管部52，所述台阶40的台阶面托住磁芯3，从而形成稳定的天线结构，并能使金属屏蔽器屏蔽无极荧光灯天线部分的高频信号对天线部分下方灯头外壳内部的电路的电磁辐射。

在本发明中，在以上屏蔽结构的基础上，还提供了一个有利的散热通道，在天线部分的底部和金属屏蔽盒之间设隔板101，在隔板101和天线部分的底部之间的灯头外壳上设有散热孔102，所述隔板上具有保护中心管末端的凹槽103。

这样，将泡壳内部热量通过盘部51与隔板101之间的散热孔散热，这一结构优于美国GE公司，在电气性能指标达到国际电工委员会（IEC）的技术要求之外，高频发生器工作温度较低，提高了整灯寿命。

金属屏蔽器5的材料可采用铝或铁。本发明金属屏蔽盒9使高频发生器的电磁干扰不会向外部辐射并向供电电源传导辐射，其材料也可选择铝或铁。进一步地，特别重要的是将MOS功率管部件和输出扼流圈分别隔离开来。

在本发明中，MOS功率管部件和输出扼流圈之间采用金属壁90屏蔽，金属壁90的屏蔽方式可以是将金属屏蔽盒9分成几个小盒，或者，如本实施例那样将金属屏蔽盒9分割成几个小室。

如图7a、7b所示，金属屏蔽盒9呈扇形盒，以便于在灯头外壳100内狭小的空间中进行合理的空间布局，使金属屏蔽盒9旁的灯头外壳100空间也能被利用，金属屏蔽盒9被所述金属壁隔出左右分布的MOS功率管部件室91和输出扼流圈室92，在MOS功率管部件室的外壁内侧具有供MOS功率管部件贴靠的平面910，MOS功率管部件被紧固件93顶在所述平面上，紧固件93可采用螺栓螺帽，MOS功率部件的热量可以通过上述平面连同整个金属屏蔽盒发散。

附图标号96为天线部分下方灯头外壳内部的除MOS功率管部件81和输出扼流圈82之外的其余电路部分，包括电路板及其它电路元器件。

金属屏蔽盒9包括盒体95和上盖94，用螺丝将上盖与金属屏蔽盒盒体固定，上盖与金属屏蔽盒盒体之间密封，,金属屏蔽盒9高度不大于25mm，该结构使高频发生器的电磁干扰不会向外部辐射并向供电电源传导辐射，屏蔽壳9的材料为铝或铁；图3a为根据国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的传导干扰结果，最上部折线为干扰允许的极限值，最下部曲线为实测值，纵坐标为干扰强度(分贝值dB) ，横坐标为频率范围(9kHz—30MHz) 。

图3b为根据国际电工委员会(IEC)CISPR15相关的无线电干扰(EMC) 技术要求和GB17743-2007. 电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法检测的辐射干扰结果，最上部折线为干扰允许的极限值，最下部曲线为实测值，纵坐标为干扰强度(分贝值dB) ，横坐标为频率范围(30MHz—300MHz) 。

采用本发明的技术方案后，无极荧光灯可应用常规方法生产无极荧光灯灯泡，泡壳不采取任何特殊措施，灯泡的尺寸可以是：当为磨茹型（图8a）：泡壳椭园长轴小于85mm，短轴小于50mm，整灯高度小于120mm，当为球泡型（图8a）：泡壳直径小于75mm，整灯高度小于135mm，整灯下部直径小于48mm。

Claims

1.一种紧凑型无极荧光灯，包括灯泡，无极荧光灯的天线部分、无极荧光灯的高频发生器部分；其特征在于所述无极荧光灯设置有灯头外壳，所述灯头外壳内设有金属屏蔽盒，所述高频发生器部分的MOS功率管部件和输出扼流圈被放入金属屏蔽盒中，将MOS功率管部件和输出扼流圈密封在内部，防止高频辐射向外部泄漏，MOS功率管部件和输出扼流圈之间也被金属壁屏蔽；

所述天线部分安装在灯头外壳上，并处于金属屏蔽盒的上方，所述天线部分包括磁芯、线圈、线圈架和金属屏蔽器；所述金属屏蔽器包括处在天线部分底部的盘部，并且所述盘部的位置处在灯头外壳内，所述金属屏蔽器在盘部之上还设有套管部；金属屏蔽器将磁芯、线圈隔在外侧，屏蔽无极荧光灯天线部分的高频信号对天线部分下方灯头外壳内部的电路的电磁辐射；金属屏蔽器通过连接线与金属屏蔽盒导通，所述盘部还设有开口，以减小涡流产生并供无极荧光灯的高频馈线通过，高频馈线将天线部分与高频发生器的输出端相连。

2.如权利要求1所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于所述开口为开在盘部上的狭缝。

3.如权利要求1所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于所述灯泡套在天线部分外，所述灯泡还具有穿过金属屏蔽器套管部和盘部的中心管，在中心管的末端设置汞齐；金属屏蔽器的盘部具有供中心管穿过的中心孔。

4.如权利要求3所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于所述线圈架套在金属屏蔽器外，所述线圈架内壁具有台阶，磁芯呈管状且套在金属屏蔽器的套管部外并处在套管部和线圈架之间、紧贴金属屏蔽器的套管部，所述台阶的台阶面托住磁芯。

5.如权利要求1或4所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于所述金属屏蔽器连在线圈架上。

6.如权利要求3或4所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于在天线部分的底部和金属屏蔽盒之间设隔板，在隔板和天线部分的底部之间的灯头外壳上设有散热孔，所述隔板上具有保护中心管末端的凹槽。

7.如权利要求1所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于所述金属屏蔽盒呈扇形盒并被金属壁隔出左右分布的MOS功率管部件室和输出扼流圈室，在MOS功率管部件室的外壁内侧具有供MOS功率管部件贴靠的平面，MOS功率管部件被紧固件顶在所述平面上。

8.如权利要求1或7所述的一种紧凑型无极荧光灯，其特征在于金属屏蔽盒包括盒体和上盖，用螺丝将上盖与金属屏蔽盒盒体固定，上盖与金属屏蔽盒盒体之间密封。