可调光生成器件

摘要

一种紧凑型气体放电灯(301)，包括四个(或更多)互连的灯管分段(11、12、13、14)，配备有至少延伸过整个灯管分段长度并且与所有灯管分段相接触的外部电极(310)。公开了外部电极的一些实施方式。外部电极优选地连接到在灯电极之间正中的节点(C)，为此电容性分隔器(441、442)平行于灯而布置。

权利要求

1.一种可调光生成器件，包括：

-管状气体放电灯(301)，包括基本上彼此平行布置的多个灯管分段(11、12、13、14)，所述灯管分段具有轴向长度，灯管分段的数量为偶数整数，每个灯管分段具有内部空间，所述灯管分段通过横向灯管分段(31、32、33)相互耦合，使得一个灯管分段的内部空间总是与至少一个其他灯管分段的内部空间相通；

-第一灯电极灯丝(21)，其布置在第一灯管分段(11)的内部空间之内、位于所述第一灯管分段的近端，第一电极端子延伸至所述第一灯管分段外部；

-第二灯电极灯丝(22)，其布置在最后灯管分段(14)的内部空间之内、位于所述最后灯管分段的近端，第二电极端子延伸至所述最后灯管分段外部；

-电子驱动器(400)，用于驱动所述气体放电灯(301)；

其特征在于，所述可调光生成器件进一步包括导电的外部辅助电极(310；810)，所述辅助电极布置在所述灯管分段(11、12、13、14)外部并且在所述灯管分段(11、12、13、14)的轴向方向上沿着所述灯管分段的轴向长度延伸并且至少贯穿所述轴向长度，使得所述辅助电极电容性耦合至所有灯管分段并且所述辅助电极耦合至参考电压电平。

2.根据权利要求1的器件，其中所述辅助电极包括接触所有灯管分段的一个电极主体。

3.根据权利要求2的器件，其中所述辅助电极被实施为螺旋地缠绕在所述灯管分段的外缘的导线。

4.根据权利要求2的器件，其中所述辅助电极被实施为圆柱形的棒，其在所述灯管分段之间的中心位置处与所述灯管分段平行布置。

5.根据权利要求2的器件，其中所述辅助电极被实施为圆柱形刷，其包括在所述灯管分段之间的中心位置处与所述灯管分段平行布置的中央纵向主体，所述主体配备有沿纵向主体的长度分布并从纵向主体延伸到相应的灯管分段的多个横向臂。

6.根据权利要求2的器件，其中灯管分段的数量等于四，所述管状气体放电灯包括第一灯管分段、第二灯管分段、第三灯管分段和第四灯管分段，其中所述第四灯管分段是所述最后灯管分段，并且所述辅助电极被实施为板，其具有与所述第一和第二灯管分段相接触的第一主表面，并且具有与所述第三和第四灯管分段相接触的相对的第二主表面。

7.根据权利要求6的器件，其中所述板具有起伏的截面。

8.根据权利要求1的器件，其中所述辅助电极包括接触相应的灯管分段的多个电极主体，所述电极主体彼此电气连接。

9.根据权利要求8的器件，其中电极主体包括螺旋地缠绕相应的灯管分段的导线。

10.根据权利要求1的器件，其中所述辅助电极被电气连接至所述电极端子之一。

11.根据权利要求1的器件，其中所述辅助电极被电气连接到地。

12.根据权利要求1的器件，其中灯管分段的数量等于四，并且所述辅助电极(810)被实施为基本上扁平的板(811)，其具有与两个灯管分段相接触的第一主表面，并具有位于相对的灯管分段一短距离处的相对的第二主表面。

13.根据权利要求12的器件，其中所述板(811)配备有延伸自前垂直边缘(816)的多个凸缘(812、813、814)，所述凸缘基本上依照对应于灯管半径的半径、全部在同一方向被折回。

14.根据权利要求1的器件，其中所述电子驱动器(400)包括用以产生高频率可变脉冲宽度灯电流的主电源(110)，用于为第一灯电极灯丝(21)提供电极加热电流的第一电极加热电源(151)，以及用于为第二灯电极灯丝(22)提供电极加热电流的第二电极加热电源(152)；

其中所述主电源具有连接到上述第一电极端子中的第一个的第一主输出端子(121)，以及连接到上述第二电极端子中的第一个的第二主输出端子(122)；

其中所述第一电极加热电源(151)具有连接到上述第一电极端子的输出端子；并且第二电极加热电源(152)具有连接到上述第二电极端子的输出端子。

15.根据权利要求14的器件，其中所述电子驱动器包括含有布置在上述第一电极端子中的所述第一个和上述第二电极端子中的所述第一个之间的两个串联布置的电容器(441、

442)的电容性分压器，并且所述辅助电极被电气连接至上述两个电容器之间的节点(C)。

16.根据权利要求4的器件，其中所述辅助电极为中空的棒。

说明书

可调光生成器件

技术领域

[0001] 本发明涉及可调光生成器件，包括：

[0002] -管状气体放电灯，包括基本上彼此平行布置的多个灯管分段，所述灯管分段具有轴向长度，灯管分段的数量为偶数整数，每个灯管分段具有内部空间，所述灯管分段通过横向灯管分段相互耦合，使得一个灯管分段的内部空间总是与至少一个其他灯管分段的内部空间相通；

[0003] -第一灯电极灯丝，其布置在第一灯管分段的内部空间之内、位于所述第一灯管分段的近端，而第一电极端子延伸至所述第一灯管分段外部；

[0004] -第二灯电极灯丝，其布置在最后灯管分段的内部空间之内、位于所述最后灯管分段的近端，而第二电极端子延伸至所述最后灯管分段外部；

[0005] -电子驱动器，用于驱动所述气体放电灯。

背景技术

[0006] 存在以其他类型的光源，比如LED和气体放电灯替代传统白炽灯的总体趋势。LED和气体放电灯相对于彼此具有某些优点和缺点，而设计者可以选择使用LED或气体放电灯，这取决于其设计考虑。

[0007] 光源，无论是白炽灯、LED还是气体放电灯，都被设计为在额定的灯电压和额定的灯电流下额定运行，产生额定的灯功率和额定的灯输出。如果在某种情况下用户希望拥有更多的光，则他可以用更强大的灯，或者具有更高光输出的其他类型的灯替换当前的灯。反之，如果用户希望拥有更少的光，他可以用具有更低光输出的其他灯来替换灯。然而，这样是非常麻烦的，所以存在能够对灯进行调光的普遍愿望，即，以低于其额定功率的功率来驱动灯，从而使光输出低于额定光输出。

[0008] 本发明特别地涉及以降低的功率驱动气体放电灯(即，处于调暗状态)的领域。

[0009] 气体放电灯具有负电阻特性，因此需要用镇流器件来驱动灯。虽然，在理论上，可以用DC(直流)电流驱动气体放电灯，但是电子镇流器通常提供高频交变电流。调光例如可以通过降低灯电流的大小，或者按特定占空比开启和关闭灯来实现。

[0010] 除其他因素以外，取决于具体使用，尤其是假如期望灯被调暗到小于额定光输出的1％的非常低的水平时，有若干问题和缺陷与用于对气体放电灯进行调光的不同机制相关联。本发明所涉及的特定光生成器件为所谓的唤醒灯(wake-up light)，其是譬如由时钟所触发的、逐渐从零到最大值增加其光输出的设备。对于这种应用的一个问题与点燃相关。为了点燃，气体放电灯需要相对高的电压。结果，如果灯要在光输出接近零的调暗状况下被点燃，灯可能在点燃时产生闪光而随后降低其光输出至期望的调光水平。这种闪光是不希望的。

[0011] 另一问题是，在非常低的调光水平上保持灯的稳定性是非常困难的。

[0012] 在具有灯丝电极的气体放电灯的情况中，电极需要由电极加热电流供电以便将电极保持在最佳运行温度。然而，在典型的电子镇流器中，灯丝仅在点燃阶段被加热，而在调光期间灯丝的温度可能变得过低。因此，可能必须提供单独的电极加热电路，但是这种电路往往很复杂且相对昂贵。

[0013] 在线性气体放电灯中，电极被布置在纵向灯管的相对两端。传统的TL灯是这种线性灯的一个例子。这种灯的缺点是，用于在灯具中接纳灯的端子的灯插座必须被布置在离彼此相对较远的距离。作为替代，所谓的紧凑型气体放电灯被开发出来，其中灯管可以视为折叠的使得灯包括彼此相邻平行布置的偶数个灯管分段，同时具有灯的电极的灯的两端彼此相邻位于灯的同一纵向端处。这样的灯能够很容易地安装在具有用于将灯拧入标准接头的螺帽的灯座上，譬如用以替换传统白炽灯。在这种灯类型中，在如具有非常低的调光水平的唤醒灯的应用情况下，可能发生不稳定问题，因为在唤醒过程的第一阶段期间，灯将仅从靠近电极的灯部分发光，此部分相对缓慢地从电极向灯的另一端增长，而中间的灯管分段不发光。

[0014] 注意到美国专利2.864.035公开了将外部电极用于线性气体放电灯。然而此文件未针对在紧凑型气体放电灯的情况中应当如何设计外部电极给出建议。

[0015] 进一步注意到WO2007/046002A2公开了一种灯，包括荧光灯管以及用于电离空气以便净化空气的电极。所述荧光灯管螺旋式缠绕，而所述电极布置在此螺旋中心。电极被电耦合至离子发生器电路，此电路配置用于向电极供应相对高的dc电压。

[0016] 最后注意到WO 88/04471公开了一种放电灯，其中为了改善低环境温度时灯的点燃性能，局部地在最佳位置处对放电灯管应用导电的表面区域，例如以局部金属涂层的形式或者通过咬接在电线夹子上。

[0017] 本发明特别地旨在提供对此问题的解决方案。

发明内容

[0018] 为此，依照本发明的可调光生成器件的特征在于，所述可调光生成器件进一步包括导电的外部辅助电极，所述辅助电极布置在灯管分段外部并且在所述灯管分段的轴向方向上沿着所述灯管分段的轴向长度延伸并且至少贯穿所述轴向长度，使得辅助电极电容性耦合至所有灯管分段并且其中所述辅助电极耦合至参考电压电平。

[0019] 进一步的有益的细节在从属权利要求中谈到。

附图说明

[0020] 本发明的这些和其他方面、特征与优点将会通过以下的参考附图的一个或多个优选实施方式的描述而被进一步解释，其中相同参考标号表示相同或类似的部件，并且在其中：

[0021] 图1示意性示出紧凑型气体放电灯的透视图；

[0022] 图2为示意性示出电子驱动器的框图；

[0023] 图3示意性示出依照本发明的具有外部电极的紧凑型气体放电灯的透视图；

[0024] 图4为电子驱动器的示意框图；

[0025] 图5A-图5F示出了依照本发明的外部电极的若干形状；

[0026] 图6A-图6B示出了依照本发明的外部电极的若干形状；

[0027] 图7为依照本发明的外部电极的另一种实施方式的示意顶视图；

[0028] 图8为依照本发明的外部电极的另一种实施方式的示意透视图；

具体实施方式

[0029] 图1示意性示出了紧凑型气体放电灯的透视图，其总体上由参考标号1表示。灯1包括灯座2，以及彼此平行布置的四个灯管分段11、12、13、14。在图中，灯管的轴向方向被垂直地导向；这个方向也将会被表示为纵向方向。灯管从灯座2的上表面3垂直向上延伸。每个灯分段有两个端头，即，靠近灯座2的近端和离开灯座2一段距离的远端。第一灯电极灯丝21位于第一灯分段11的近端。第一和第二灯分段11、12通过靠近它们的远端的第一桥接分段31而互连。第二和第三灯管分段12、13通过靠近它们的近端的第二桥接分段32而互连。第三和第四灯管分段13和14通过靠近它们的远端的第三桥接分段33而互连。第二电极灯丝22被布置在第四灯管分段14的近端。每一个电极灯丝配备有向下延伸通过灯座2的两个电极端子，并且每个都耦合于延伸自灯座2的底部的相应连接器，为了简单起见，其未在图1中示出。

[0030] 如上所述的灯是众所周知的。这样的灯的例子为PL-C灯，市售自Philips。因此，在这里不需要进一步解释这种灯的设计。

[0031] 图2为示意性示出用于驱动灯1的电子驱动器100的某些特征的框图。虽然可以向驱动器100提供DC电源，不过这个例子的驱动器100被设计为从市电电源供电，并且具有两个输入端子101、102用以接收市电电压，在欧洲通常为230V/50Hz。在转换器级103，AC输入电压被整流并转换为合适的DC电源，其在电源线104、105上供应。驱动器100进一步包括开关式桥接器110，其包括串联布置于上述两条电源线104、105之间的第一组两个可控制开关111、112，以及串联布置于上述两条电源线104、105之间的两个开关113、114的第二串联布置。驱动器100具有两个输出端子121、123用于连接到灯1的第一电极灯丝21，以及两个输出端子122、124用于连接到灯1的第二电极灯丝22。第一电感器131连接于第一输出端子121与上述第一开关111、112间的节点A之间。第二电感器132连接于第二输出端子122与第二开关113、114间的节点B之间。电容器133连接于第一输出端子
121与第二输出端子122之间。控制器140具有控制输出141、142、143、144，其连接至相应的开关111、112、113、114的控制端子。第一电极加热器件151具有连接至驱动器的输出端子121和123的输出端子，而第二电极加热器件152具有连接至驱动器100的输出端子122和124的输出端子。这些加热器件分别对电极灯丝21、22提供加热电流，如本领域的技术人员所清楚的。

[0032] 控制器140为两个第一可控制开关111、112产生控制信号，使得一个开关111开路(非导电性)而另一开关112闭合(导电性)或者反之亦然。这些开关基本上在同一时刻开路/闭合，具有轻微的延迟用以防止这些开关在同一时刻全部闭合。两个开关都运行于50％的占空比，以便它们开路与闭合一样长。开关频率，以下表示为桥接开关频率，作为示例可以大约为100kHz。

[0033] 控制器140以类似的方式为第二组两个可控制开关113、114产生控制信号。此第二组开关的开关频率与第一组开关的完全相同。作为运行参数，控制器90能够改变两组开关间的相位差 如果两组完全同相 运行，则节点A和B将总是具有相互间相同的电势，所以没有电流在灯1中流动。如果两组完全反相 运行，节点A和B将处于相反的电源线电压电势，而具有开关频率的交变灯电流I将在灯1中流动。电感器131和132以及电容器133用作谐振电路，而灯电流的幅度取决于开关频率。

[0034] 为了在降低的光输出水平上运行，控制器140运行于占空比模式，其中灯电流产生于由无电流周期所隔开的交变电流的突发中。此重复频率低于开关频率；通常，重复频率可以例如为约100Hz左右。

[0035] 调光可以通过改变开关频率和/或通过改变电流突发的占空比而实现。

[0036] 灯可以运行于完全适中的调光水平。在这种情况下，灯在正常操作条件下被点燃。然而，存在期望灯运行在极低调光水平的情况。在唤醒灯的情况中尤其如此，在这种情况下灯必须以接近于零的光输出水平启动。继而，问题在于可能出现这样的情况：光只在第一灯管分段11的近端和第四灯管分段14的近端、靠近相应的电极21和22处产生。这被认为是由于操作条件不足以引起正确的放电，而电容性电流正经由灯管分段的玻璃封套流动的事实所导致的。缓慢地，这些光生成部分向第一和第四灯管分段11、14的远端生长，然后第二和第三灯管分段12、13可以开始产生光，但是也有可能第二和第三灯管分段12、13根本不对光输出做出贡献。总而言之，灯可能表现出怪异且不稳定的行为。

[0037] 图3为可比于图1的、依照本发明的灯的示意性透视图。此灯以参考标号301表示，配备有外部辅助电极310，其置于灯管分段11、12、13、14外部。辅助电极为导电性，具有对应于灯管分段的轴向长度的轴向延伸，并且用作电感性耦合，将四个灯管分段11、12、13、14彼此耦合，从而促成在所有灯管分段的整个长度上产生气体放电。在辅助电极与全部灯管分段11、12、13、14机械式接触时，电容性耦合最佳。

[0038] 辅助电极310可以为电气浮动的，即，未电连接至任何电子驱动器元件。但是，如果辅助电极310被连接到参考电压，则会获得改善的效应。用于这种参考电压的合适的源为地，或者灯电极之一。在优选实施方式中，辅助电极310连接到灯电极电势间正中的电压。图4为依照本发明的电子驱动器400的示意性框图，其中实施此优选电压。驱动器100的单个电容器133被两个电容器441和442的串联布置所取代，这两个电容器可以具有不同的电容值但是优选地为相同的。辅助电极310连接到上述两个电容器441和442之间的节点C。

[0039] 辅助电极310存在若干种可能的形状。图5A为辅助电极310的第一可能实施方式的示意性透视图，其中辅助电极310为具用以容纳第二桥接分段32的凹槽311的长方体形状。图5B为灯的示意性顶视图，示出了四个灯管分段11、12、13、14以及第一和第三桥接分段31、33，并且示出了辅助电极310在一方面被布置于第一和第二灯管分段11、12之间而在另一方面被布置于第三和第四灯管分段13、14之间。具体地，辅助电极310具有第一主表面312和第二主表面313，两者都平行于灯的第一和第三桥接分段31、33，第一主表面312与第一和第二灯管分段11、12相接触，而第二主表面313与第三和第四灯管分段13、14相接触。

[0040] 辅助电极310的板形主体可以基本上为扁平的，以便第一和第二主表面基本上为扁平的表面，与四个灯管分段11、12、13、14基本上在它们的整个长度上相接触。图5C为替代实施方式的示意性侧视图，仅示出第一和第四灯管分段11、14，并且图示了辅助电极310可具有起伏的截面以便辅助电极310沿着灯管分段的长度在离散的数个点上触及灯管分段。起伏的数量不重要，不过其适当地可以在四个到十二个之间，其中八个起伏是很好的例子。起伏板辅助电极的优点是起伏的辅助电极能够使用较少的材料制造，并且较容易获得辅助电极310在四个灯管分段11、12、13、14间的钳制安装。

[0041] 图5D可比于图5B，其为另一种替代实施方式的顶视图，其中辅助电极具有基本上为圆形的外截面。在这个例子中的辅助电极310可实施为实心棒，但是如所图示的，辅助电极也可以实施为空心棒。这样的空心棒电极将结合相对低的重量和提供在灯管分段的整个长度上与每个灯管分段相接触的灵活性的优点。

[0042] 图5E和图5F分别为辅助电极实施为导线的实施方式的示意性侧视图和顶视图，其中所述导线螺旋地缠绕在灯管分段11、12、13、14的外缘。

[0043] 在上述实施方式中，辅助电极总是包括接触所有灯管分段的一个电极主体。在替代实施方式中，辅助电极包括互相电气连接的多个电极主体，其中每个电极主体接触相应的灯管分段。图6A和图6B分别可比于图5A和图5F，其分别为示意性侧视图和顶视图，其中辅助电极310包括四条电极导线341、342、343、344，每条螺旋地缠绕相应的灯管分段11、12、13、14。这四条导线341、342、343、344相互电气连接，但为了方便起见未在这里示出。在另一种实施方式中，辅助电极主体针对每个灯管分段可以包括至少一条沿着这种灯管分段轴向地延伸的导线。

[0044] 图7为实施为圆柱形刷的辅助电极310的另一种可能的实施方式的示意性顶视图。中央纵向主体371配备有多条柔性横向臂372，沿纵向主体371的长度并围绕纵向主体371的外缘分布。像在图5D中所图示的空心棒一样，图7的刷实施方式能够很容易地布置在灯管分段11、12、13、14中央的位置上，在这种情况下横向臂372从纵向主体371延伸向相应的灯管分段11、12、13、14。

[0045] 在全部上述实施方式中，外部电极与全部四个灯管分段机械式接触。因而，外部电极可在灯管分段上施加横向力，这取决于确切的设计和外部电极的尺度，并且鉴于灯管分段的破碎风险，这种力可能是不期望的。图8为辅助电极的优选实施方式的示意性透视图，这里由参考标号810表示，其中通过避免与全部四个灯管分段机械式接触并同时保持辅助电极相对于灯管分段的牢固固定，这种风险得以避免。

[0046] 辅助电极810形成为平面板811，其目的在于如同图3的板形实施方式那样放置，即，在一边在第一和第二灯管分段11、12之间延伸而在另一边在第三和第四灯管分段之间延伸。板811具有凹槽815用于容纳第二桥接分段32。板811具有略微小于第一和第四灯管分段11、14间的距离的厚度，使得其不能被钳制在灯管分段之间。为了将辅助电极810牢固固定到灯，板811配备有延伸自与凹槽815相对的前垂直边缘816的凸缘812、813、814，这些凸缘基本上依照对应于灯管分段半径的半径，全部在同一方向被折回。这些凸缘可全部具有相同的尺寸。在示出的实施方式中，电极810具有两个较小的U形凸缘812，其围绕灯管分段大约180°装配，并且进一步具有两个较大的J形凸缘814，其延伸至邻近的灯管分段。电极810的最低凸缘813具有弯向板811的末端部分，使得凸缘813以超过180°围绕灯管分段装配。

[0047] 辅助电极810利用其凸缘围绕第一或第四灯管分段(即，包含电极的灯管分段)而放置，灯管分段的选择取决于凸缘弯入的方向；在示出的实施方式中，这会是第四灯管分段14。凸缘牢固地将辅助电极810钳制到此灯管分段14，同时板811与灯管分段14基本上在其整个高度上机械式接触。板811进一步与相邻灯管分段13机械式接触，由J形凸缘814保持入位，但几乎没有任何横向力。虽然板811不与两个相对的灯管分段11、12机械式接触，但是其位置离这两个灯管分段11、12如此之短，以至于其上述的有益效应仅被稍微减小。

[0048] 总之，本发明提供了紧凑型气体放电灯301，包括配备有外部电极310的四个(或更多)互连的灯管分段11、12、13、14，所述外部电极310至少延伸过灯管分段的整个长度并且与全部灯管分段相接触。公开了外部电极的一些实施方式。外部电极优选地连接到灯电极之间正中的节点C，为此目的电容性分隔器441、442平行于灯而布置。

[0049] 尽管在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，本领域的技术人员应该很清楚，这种图示和描述应该被认为是演示性或示例性，而不是限制性的。本发明不局限于所公开的实施方式；恰恰相反，在所附权利要求定义的本发明的保护范围内可以有一些改变和修改。

[0050] 譬如，驱动器400可放置于灯座2之内，但是也可能灯具拥有用于灯座2的插座，而此插座配备有驱动器400。

[0051] 此外，为了完整起见，应指出辅助电极将会配备有附接与其上或与其形成为整体部分的电连接器，但是为了简单起见这未进行图示。

[0052] 本领域的技术人员基于对附图、公开内容、以及所附权利要求的学习，在实践所请求的发明时能够理解和实施对所公开实施方式的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一个”、“一种”不排除复数。单个处理器或其他单元可完成在权利要求中记载的几个条目的功能。仅凭某些措施记载于彼此不同的从属权利要求中不表示这些措施的组合不能被使用以获益。计算机程序可被存储/分布在合适的介质中，比如与其他硬件或作为其一部分被提供的光存储介质或者固态介质，但是也可分布于其他形式中，比如经由互联网或者其他有线或无线通信系统。任何在权利要求中的参考符号都不应当被诠释为限定范围。

[0053] 在上述中，已经参考图示出依照本发明的器件的功能模块的框图而对本发明进行了解释。应该理解，一个或多个这些功能模块可被实施于硬件中，其中这样的(一个或多个)功能模块的功能由各个硬件组件所执行，但是一个或多个这些功能模块也可能实施于软件中，使得这样的(一个或多个)功能模块的功能由计算机程序的一条或多条程序行来执行，或者由诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器之类的可编程器件来执行。