宏源电磁感应灯(无极灯)技术内涵和产业化

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3、藏藏毳粥瓣鐾1前言宏源电磁感应灯(无极灯)技术内涵和产业化高新技术研发中心上海宏源照明电器有限公司(201802)宏源的电磁感应灯是遵照绿色照明发展计划而研发成功的一种高效、长寿、安全和性能稳定的光源。开创了微电子技术、电磁感应技术和电光源相结合的新思路。进一步为人类提供高效、经济舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量、提高工作效率、保护身心健康的照明环境。在2000年3月，宏源公司确定了研发电磁感应灯以及电磁感应灯专用集成电路的课题。2各种功率

4、电磁感应灯的技术内涵传统的荧光灯一般为直管或弯管，且全部采用细管径、软料玻璃，两个电极封接在真空放电腔体的两端，电极一般由涂有含钙、锶、钡等混合钙土金属氧化物发射材料的钨丝制成，其电极的使用对灯的设计和性能有很大的制约性，灯的寿命受发射层损耗率的限制，并且很大程度上受到所用镇流器类型和工作频率的影响，因此一般荧光灯的使用寿命在6000～8000h。同时在制作时还要考虑到阴极寿命、填充气体组份和压力及放电电流的选择等问题。而电磁感应灯的特点是取消荧光灯电极，避免上述问题的发生，但电磁感应灯管的研制工作一

5、时也带来了难题，从功率、光衰、光通量等技术参数到灯管的选料等诸多方面都对研发中心是一个新的尝试。电磁感应灯是由高频发生器、功率耦合线圈、无极荧光灯管组合成一个感应无极荧光灯，在真空放电腔体的一端设置汞齐(固汞)和放电腔内填充缓冲放电气体，形成连续的闭合放电环路，放电管通过环形铁氧体磁芯的中心轴线。事实上，放电管成为变压器次级，通过对环绕放电管铁氧体磁芯上的线圈交变的高频正弦电压，使电能耦合进放电腔，进而又沿放电管产生恒定的感应电压来维持放电，使汞离子气化产生的紫外线激发稀土三基色荧光粉发出可见光。研制

6、时发现，放电电流和缓冲气体的压力是提高电磁感应灯光效的重要参数，有效工作的放电电流至少为2A，并且大大减少充气压力，感应耦合放电中降低放电电压也很重要，因为铁氧体损耗随放电电压的升高而增大。如何研发出铁氧体磁芯损耗小于放电能量也是攻关课题之一。(1)在研制过程中我们发现，选择合适的放电电流对驱动感应放电时的铁芯损耗影响很大，一般来说，低压放电有一个负电压，即电流特性。因此，放电厶的关系为y篮厶“这里的南<1，铁氧体损失n正比于铁芯磁感应强度B的，1次方，反过来也可以说正比于放电电压耽(儿等于磁芯线圈上

7、每匝的有效电压)，因此，给出铁氧体磁芯，将放电电流由0．5A提高到7．1A可使磁芯专减少52倍，这种分析便于理解在较高的放电电流下可获得较大的能量转换率。然而仅仅提高能量转换率还不足以提高灯的光效，更重要的是将放电能量有效地转化为汞气化激发紫外发射能量，为了在高电流下使汞蒸气产生更有效的紫外共振辐射。在试验时，我们将缓冲气体压力降至50Pa以内，传统的管形荧光灯压力约为333Pa，在放电电流较高的情况下，紫外辐射的放电能量转换率很低。而研发的电磁感应灯管是由一个外径为击54mm硬度为G17#的玻璃管制

8、成的封闭环状放电管构成，内充压力为33Pa的氪气，在试验中发现缓冲气体及压力的选择必须有利于灯的放电能量及其他特性的优化。经过历时近2年的时间，终于在铁氧体磁芯材料的原材料配比、填充气体的压力以及汞齐的组份上都有了一个新的进展。(2)在设计过程中由于电光源的几何形状是“O”形或“口”形，其制造工艺必须采用二个半圆形玻璃管对接技术，使电光源在工作时形成连续闭合放电环路。采用的书54mm、书42mm高硼硅玻璃是一种无铅的环保玻璃，其熔点在1600℃。该玻璃在机械成型加工工艺方面，又带来了很大的难度，尤其是

9、在成型时玻璃管的温控技术是行业技术中的一大难万方数据光源与照明2004年第l期题，经过几年时间的不懈努力，终于摸索出一套独特的弯管和对接技术。而且使灯管的造型不再局限于“o”和“口”形，开创出千变万化的立体造型空间平面。其机械对接成型设备也研制成功。2．3荧光粉的涂履也是电磁感应灯管的研发难点。为了提高电磁感应灯的光效，经过一段艰难的反复试验和论证，确定采用免球磨稀土三基色荧光粉和水涂粉工艺，这不仅提高了光效，而且由于选用了粒径合适且粒径分布窄的荧光材料，有效地改善了灯管的光色和显色性，提高了光通维持

10、率和使用寿命。3技术攻关电磁感应灯项目的研发必须将微电子、电磁学和电光源等不同的专业技术相结合。微电子和电光源技术在电磁感应灯项目上得到最好的结合。经过长期努力，先后解决了以下技术难题：(1)攻克玻璃管腔在保持长期的气密性的基础上，使用特制汞合金及辅助汞齐技术，使灯管能在一40℃的低温下顺利启辉点亮。(2)使用特制汞合金、混合惰性气体以及优质的稀土三基色荧光粉，使灯管能在40℃。125℃范围内始终保持90％以上的额定光通量及理想光效。(3)由于电磁感应灯