專利名稱：一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它可以在通用程度最高的熒光燈照明領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，它可以使燈的總光效及總功率因數(shù)較現(xiàn)有照明裝置顯著提高、使用壽命顯著延長，而且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高。
背景技術(shù)：
在照明領(lǐng)域，氣體放電燈(包括熒光燈和霓虹燈等)尤其是熒光燈因其光效高、壽命長的優(yōu)勢而獲得廣泛應(yīng)用。氣體放電燈照明裝置具有某些共同的特征，下面的說明以熒光燈照明裝置為例進(jìn)行。
熒光燈照明技術(shù)的發(fā)展大致包括兩個(gè)方面，一是控制電路(包括起輝器和鎮(zhèn)流器)，二是熒光燈管本身。前一方面已從鐵芯電感鎮(zhèn)流、起輝器起輝的方式發(fā)展到了全電子起輝鎮(zhèn)流，后一方面的制造工藝逐步向著管徑變細(xì)、應(yīng)用電功率變小的方向發(fā)展，而兩方面發(fā)展的目的都是為了提高熒光燈照明裝置(或稱系統(tǒng))的總光效(即節(jié)能)和延長系統(tǒng)的使用壽命。在燈管光效不變的前提下，由于人們不滿意鐵芯電感鎮(zhèn)流器比較高的無功功率消耗(即低功率因數(shù))和電感線圈上熱損耗(即發(fā)熱不發(fā)光)所帶來的系統(tǒng)總光效(總光通量/總有功電功率)偏低，人們設(shè)計(jì)制造出了全電子起輝鎮(zhèn)流器(它因?yàn)樯邿艄芄ぷ麟娫搭l率而將鎮(zhèn)流分壓線圈變得很小，從而減小了熱損耗和無功功率消耗，提高了系統(tǒng)總光效和功率因數(shù))，但電子鎮(zhèn)流器因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低，在使用壽命方面卻無法超越電感鎮(zhèn)流器；燈管的制造盡管可以通過減小管徑(以達(dá)到在狹小空間內(nèi)對熒光粉的更有效轟擊)、改進(jìn)熒光粉、改進(jìn)電極燈絲上發(fā)射層的材料和涂敷工藝等等來提高燈管光效和延長燈管使用壽命，但管徑變細(xì)終歸是有限度的，熒光粉和發(fā)射層的材料及涂敷工藝目前已經(jīng)比較完善了，而且伴隨著管徑變細(xì)，燈管的起輝難度加大，增強(qiáng)了對電子鎮(zhèn)流器的依賴，也就同時(shí)限制了整體系統(tǒng)的使用壽命，頻繁地更換鎮(zhèn)流器就不可避免。
需要特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)概念，在熒光燈照明裝置非常多樣的應(yīng)用形式中，因?yàn)橐獙艄苁褂弥Ъ?、或者需要把燈管制作成某種特定的形狀、再或者受到電光源與受光區(qū)域相對位置關(guān)系的制約等等，我們實(shí)際獲得利用的光通量總是小于電光源所產(chǎn)生的全部光通量。這樣，在考慮光效因素及由其所決定的節(jié)能效果的時(shí)候，需要考慮“總有用光效”(等于實(shí)際獲得利用的有效光通量與電源輸入整體照明裝置的總有功電功率的比值)，這個(gè)參數(shù)對節(jié)能因素的反映比單純考慮“燈管光效”(等于燈管產(chǎn)生的總光通量與燈管兩端電源輸入的有功電功率的比值)或“總光效”(等于燈管產(chǎn)生的總光通量與電源輸入整體照明裝置的總有功電功率的比值)更客觀、更準(zhǔn)確?！翱傆杏霉庑А钡母拍钌婕暗綄Α肮?jié)能”因素的表述，本文中不加修飾提到的光效都是指“總有用光效”；提到因光效提高而節(jié)能時(shí)，都是指總有用光效的提高。
在現(xiàn)時(shí)熒光燈照明領(lǐng)域中，在著力考慮節(jié)能效果的時(shí)候，似乎只有無奈地降低對壽命的要求，有沒有既提高光效又延長使用壽命的兩全其美的辦法呢？更進(jìn)一步，能不能在現(xiàn)有制造工藝很難有大幅改進(jìn)的情況下再進(jìn)一步顯著提高光效和燈管使用壽命呢？這是當(dāng)前擺在照明裝置設(shè)計(jì)和制造者面前的問題。
細(xì)究熒光燈照明裝置的工作原理，如果能減小鎮(zhèn)流器部分的分壓(即提高燈管的工作電壓)、又能減小系統(tǒng)總工作電流(即保持燈管的電功率基本不變)、同時(shí)燈管本身的光效又不明顯降低，就有可能使光效和功率因數(shù)都得到提高(因?yàn)闊釗p耗和無功功率消耗同時(shí)被減小)，同時(shí)燈管的使用壽命得到延長(因?yàn)殡娏鳒p小使電極燈絲上所受的轟擊和電子濺射減弱)。故而作出一個(gè)設(shè)想通過在燈管管體附近區(qū)域設(shè)置磁場源，產(chǎn)生穿越管體內(nèi)部的在整個(gè)管體范圍內(nèi)合理分布的磁力線，使燈管在被點(diǎn)亮、處于發(fā)光狀態(tài)時(shí)流經(jīng)管體內(nèi)的電子流發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)，甚至獲得螺旋加速，而使電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡變得異常曲折。為了通過管體，電子流需要更多能量，導(dǎo)致燈管兩端的管電壓升高，同時(shí)，電子流將本身的能量和從磁場內(nèi)獲取的能量(即由磁場能轉(zhuǎn)化而來的動(dòng)能)最大限度地消耗在管體內(nèi)用以激發(fā)所充氣體產(chǎn)生發(fā)光，而到達(dá)電極燈絲時(shí)所剩動(dòng)能很少，對電極燈絲的轟擊和產(chǎn)生的電子濺射就會(huì)減弱，表現(xiàn)為燈管管電流的減小。與此同時(shí)，如果燈管所產(chǎn)生的光通量增加或者不減少，則因?yàn)殡娫摧斎胝w照明裝置的總有功電功率和無功電功率都得到減小，照明裝置總光效及功率因數(shù)都將得到提高，同時(shí)燈管的使用壽命也將得到延長。這里涉及到一個(gè)問題在燈管管體附近區(qū)域設(shè)置磁場源可能會(huì)損失一部分光通量，使得能夠被人們測量和利用的光通量減少?？紤]到在燈管管壁上光線分布密度近似平均，如果按上所述“燈管所產(chǎn)生的光通量增加或者不減少”，就可以通過在所述磁場源的同樣位置設(shè)置與所述磁場源同樣形狀且與所述磁場源有同樣反光表面的非磁遮光體(遮光條件完全相同)來測量出同樣條件下僅僅是沒有所要求的磁力線時(shí)的光通量并獲得設(shè)置有所要求的磁力線后光通量的增加量，再參考沒有遮光體時(shí)燈管所產(chǎn)生的光通量，按同樣增幅即可計(jì)算出客觀上存在的設(shè)置磁場源后燈管所產(chǎn)生的光通量，從而獲得一個(gè)理論上的總光效。而實(shí)際上，理論總光通量不會(huì)被完全利用，更有意義的是實(shí)際獲得利用的光通量，即總有用光通量，其與總光通量是成比例地同時(shí)增加或減小關(guān)系。這樣就總能找到合適的設(shè)置所述磁場源的位置并獲得總有用光效的提高，這也是上面強(qiáng)調(diào)“總有用光效”概念的目的。
反復(fù)和精確的實(shí)驗(yàn)及獲取的數(shù)據(jù)證實(shí)了上述設(shè)想的確定性。在使用包括鎮(zhèn)流起輝器的燈管支架的情況下，設(shè)置磁場源之后，測量到的總有用光通量增加，而同時(shí)電源輸入整體照明裝置的總有功電功率減小且整體照明裝置的總功率因數(shù)提高，證明了本發(fā)明磁性節(jié)能燈所應(yīng)用的原理的正確性及確定的“節(jié)能”效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它可以使燈的總光效及總功率因數(shù)較現(xiàn)有照明裝置顯著提高，使用壽命顯著延長，而且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它至少包括燈管和支撐架，也可以包括已知鎮(zhèn)流器、起輝器等控制電路，其方法是設(shè)置磁場源用以向燈管內(nèi)施加磁場力。
所述的向燈管內(nèi)施加磁場力是強(qiáng)化燈管的發(fā)光過程、提高光效。
所述的磁場源被設(shè)置在支撐架上。
所述的磁場源被設(shè)置在燈管表面上。
所述的磁場源被設(shè)置在燈管內(nèi)。
所述的磁場源是永磁體。
所述的磁場源是由磁通路材料、線圈和加在線圈上的電源構(gòu)成的磁場源，線圈繞在磁通路材料上；該磁場源在向燈管內(nèi)施加磁場力的同時(shí)，還可以起鎮(zhèn)流分壓的作用，從而取代已知鎮(zhèn)流器。
所述的永磁體沿?zé)艄荛L度方向分布，其磁力線穿過燈管內(nèi)。
所述的由磁通路材料、線圈和加在線圈上的電源構(gòu)成的磁場源沿?zé)艄荛L度方向分布，其磁力線穿過燈管內(nèi)。
所述的沿?zé)艄荛L度方向分布的磁場源是一組或多組磁場源單元構(gòu)成。
本發(fā)明特點(diǎn)是由于這種磁性節(jié)能燈的方法及裝置，設(shè)置磁場源用以向燈管內(nèi)施加磁場力。所述的向燈管內(nèi)施加磁場力是強(qiáng)化燈管的發(fā)光過程、提高光效。它包括燈管、安裝有控制電路的燈管支架和能產(chǎn)生磁場使工作時(shí)管內(nèi)的狀態(tài)發(fā)生變化的磁場源；其中，燈管通過燈腳連接到燈管支架上，沿?zé)艄艿妮S向分布連接有磁場源的極性面。所述磁場源可以連接在燈管上，也可以連接在燈管支架上。所述磁場源能產(chǎn)生穿越燈管管體內(nèi)部并向發(fā)光時(shí)流經(jīng)燈管管體內(nèi)的電子流施加偏轉(zhuǎn)力的磁力線。所述燈管可以是管壁上連接有磁場源的熒光燈管或霓虹燈管等任何氣體放電燈管；可以是適用于交流電流的燈管，也可以是適用于直流電流的燈管。
所述燈管支架可以是安裝有鐵芯電感式鎮(zhèn)流器的支架，也可以是安裝有電子鎮(zhèn)流器的支架；所述燈管和燈管支架可以都在其上連接有所述磁場源，也可以只在其中一個(gè)上連接有所述磁場源；所述磁場源最好依據(jù)不同的燈管管體形狀、通過在整個(gè)管體范圍內(nèi)選擇合適的磁場源位置及相應(yīng)的施加在管體內(nèi)不同區(qū)域的磁力線方向和磁場強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)盡可能延長電子流通過管體內(nèi)部時(shí)的軌跡長度同時(shí)又盡可能減小由于電子流偏轉(zhuǎn)撞擊管壁而將能量轉(zhuǎn)化為非可視光能的其他形態(tài)能量消耗的目的，以使磁性節(jié)能燈的節(jié)能和長壽命效果達(dá)到最佳。
所述磁場源可以是永磁體，也可以是電磁體，如果是電磁體，可以通過將燈管鎮(zhèn)流器中的電感部分改變形式實(shí)現(xiàn)，即將其既作為鎮(zhèn)流器又同時(shí)作為磁場源。所述磁場源可以僅作用于一只燈管管體，也可以同時(shí)對多個(gè)管體起作用。所述磁場源表面應(yīng)有良好的反光性能，且其不應(yīng)設(shè)置在有礙受光區(qū)域獲得最大光通量的方向上，以確保管體產(chǎn)生的光通量最大限度地被利用。所述磁場源可以是任意形狀，可以對一只燈管管體只設(shè)置一組，也可以同時(shí)設(shè)置多組。當(dāng)燈管管體附近區(qū)域設(shè)置磁場源之后，穿越管體內(nèi)部的磁力線使燈管在被點(diǎn)亮、處于發(fā)光狀態(tài)時(shí)流經(jīng)管體內(nèi)的電子流發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)，甚至獲得螺旋加速，在整個(gè)燈管管體范圍內(nèi)合理分布的磁力線可以使電子流的運(yùn)動(dòng)軌跡變得異常曲折。為了通過管體，電子流需要更多能量，導(dǎo)致燈管兩端的管電壓升高，同時(shí)，電子流將本身的能量和從磁場內(nèi)獲取的能量(即由磁場能轉(zhuǎn)化而來的動(dòng)能)最大限度地消耗在了管體內(nèi)用以激發(fā)所充氣體產(chǎn)生發(fā)光，而到達(dá)電極燈絲時(shí)所剩動(dòng)能很少，對電極燈絲的轟擊和產(chǎn)生的電子濺射就會(huì)減弱，表現(xiàn)為燈管管電流的減小。在外加電壓不變的情況下，由于鎮(zhèn)流器和燈管是串聯(lián)關(guān)系，管壓升高導(dǎo)致鎮(zhèn)流部分的分電壓減小，同時(shí)燈管電流減小使照明系統(tǒng)的總輸入電流減小，導(dǎo)致發(fā)光管體以外其他部分(包括電極燈絲)的無功功率消耗和熱損耗都得到減小，同時(shí)燈管的電功率基本保持不變(或略有升高)，燈管產(chǎn)生的光通量升高，電源輸入總有功功率減小，因而照明系統(tǒng)的光效及功率因數(shù)都得到提高，燈管使用壽命也因?qū)﹄姌O燈絲的轟擊和電子濺射減弱而獲得延長。當(dāng)磁場設(shè)置更為合理時(shí)，系統(tǒng)光效及總功率因數(shù)的提高和燈管使用壽命的延長都是顯著的。另外，當(dāng)考慮燈管管體內(nèi)電子流發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)和螺旋加速獲得磁場能的時(shí)候，還需要注意到燈管管徑的有限性，即提供給電子流的活動(dòng)空間的限制性。當(dāng)電子流獲得磁場能而偏轉(zhuǎn)加速時(shí)，有可能很快撞擊到管壁上，產(chǎn)生對涂敷著熒光粉的管壁的轟擊，從而在產(chǎn)生發(fā)光的同時(shí)還產(chǎn)生了其他形態(tài)的額外能量消耗。對于熒光燈管而言，這種產(chǎn)生“額外能量消耗”的撞擊可以使管壁上涂敷的一定厚度的熒光粉受到攪動(dòng)和翻新，使熒光粉保持在受到氣體電離所產(chǎn)生的射線的轟擊時(shí)的良好發(fā)光性能。但熒光粉的老化和消耗可能會(huì)加快。相對于不加設(shè)本發(fā)明所包括的磁場源部分的照明裝置而言，如果電子流從磁場獲得的能量增加值與其轟擊管壁時(shí)在產(chǎn)生發(fā)光的同時(shí)還產(chǎn)生的其他形態(tài)的能量消耗值的差值為負(fù)值，則單就燈管而言，其光效會(huì)有所降低，反之，這個(gè)差值為正值時(shí)，燈管的光效可能會(huì)增加。當(dāng)這個(gè)“差值”為負(fù)值且其絕對值小于因在照明系統(tǒng)中采用本發(fā)明所包括的磁場源部分而獲取的燈管發(fā)光管體以外的其他部分(包括電極燈絲)上能量消耗量的減小值時(shí)，本發(fā)明獲得照明裝置光效及功率因數(shù)提高的效果才是確定的。而在絕大多數(shù)情況下，尤其是使用鐵芯電感式鎮(zhèn)流器的照明裝置中，這個(gè)結(jié)論都是確定的。
這樣，就獲得了一個(gè)光效及功率因數(shù)更高、燈管及整體使用壽命更長，綜合了鐵芯電感式鎮(zhèn)流裝置和電子式鎮(zhèn)流裝置優(yōu)點(diǎn)的磁性節(jié)能燈照明裝置，即實(shí)現(xiàn)了“兩全其美”。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明附圖1是本發(fā)明磁性節(jié)能燈原理局部軸向截面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是實(shí)施例1的局部軸向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖3是實(shí)施例1的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2和圖3組成實(shí)施例1的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是實(shí)施例2的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖5是實(shí)施例2的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖6是實(shí)施例2的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖4、圖5和圖6組成實(shí)施例2的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖7是實(shí)施例3的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖8是實(shí)施例3的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖9是實(shí)施例3的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖7、圖8和圖9組成實(shí)施例3的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖10是實(shí)施例4的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖11是實(shí)施例4的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖10和圖11組成實(shí)施例4的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖12是實(shí)施例5的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖13是實(shí)施例5的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖12和圖13組成實(shí)施例5的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖14是實(shí)施例6的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖15是實(shí)施例6的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖14和圖15組成實(shí)施例6的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖16是實(shí)施例7的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖17是實(shí)施例7的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖18是實(shí)施例7的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖16、圖17和圖18組成實(shí)施例7的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖19是實(shí)施例8的局部結(jié)構(gòu)示意圖；附圖20是實(shí)施例9的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、燈管(熒光燈管或霓虹燈管等)；2、N極；3、S極；4、永磁體；5、電磁體磁芯；6、電磁體磁芯或鐵芯；7、電磁體導(dǎo)線線圈。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明磁性節(jié)能燈原理局部結(jié)構(gòu)示意圖，安裝在包括控制電路的支架上的燈管1的附近區(qū)域設(shè)置有能產(chǎn)生磁場使燈管內(nèi)的狀態(tài)發(fā)生變化的磁場源，其極性面沿?zé)艄艿妮S向分布。該磁場源由永磁體4構(gòu)成，永磁體4有N極2和S極3，其N極2朝向燈管管壁，處于燈管1的附近區(qū)域的磁場源能產(chǎn)生穿越燈管1管體內(nèi)部并向發(fā)光時(shí)流經(jīng)燈管1的管體內(nèi)的電子流施加偏轉(zhuǎn)力的磁力線。無論上述磁場源附著在燈管1上或是燈管1的支架上或是除燈管1和支架以外的其他任何位置上且無論其材料和性狀如何選取，所述磁場源都一定滿足用以向燈管內(nèi)施加磁場力并強(qiáng)化燈管的發(fā)光過程、提高光效。
如圖2和圖3所示，圖2是實(shí)施例1的局部軸向截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實(shí)施例1的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2和圖3組成實(shí)施例1的局部結(jié)構(gòu)示意圖；實(shí)施例1中，燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1的管壁外側(cè)附著有貫通管體首尾的永磁體4，所述永磁體N極2與管壁貼附且覆蓋燈管1管壁的上半表面，燈管1下半表面裸露。當(dāng)本實(shí)施例中的燈管1為直管形狀時(shí)，這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例可以讓永磁體4產(chǎn)生的磁力線盡可能多地穿越燈管1的管體內(nèi)部，使被點(diǎn)亮?xí)r通過管體內(nèi)部的電子流由于同時(shí)受到管體內(nèi)電場力和磁偏轉(zhuǎn)力的作用而產(chǎn)生軌跡包括旋轉(zhuǎn)半徑逐漸擴(kuò)大的螺旋行進(jìn)和撞擊燈管1管壁、受到反彈后直線行進(jìn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，可在燈管1管體有限的徑向空間內(nèi)有效延長電子流的通行軌跡長度，同時(shí)電子流轟擊管壁的頻度和強(qiáng)度相對較弱，將能量轉(zhuǎn)化為非可視光能的其他形態(tài)能量消耗的幅度也相對較小，因而可以獲得比較理想的效果。當(dāng)本實(shí)施例中的燈管1為螺旋形狀，同時(shí)燈管1管壁的上下兩個(gè)半表面上都貼附有永磁體4，上半表面上永磁體4的N極2與管壁貼附、下半表面上永磁體4的S極3與管壁貼附且上下兩個(gè)貼附管壁的永磁體4的極性面相對時(shí)，這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例可以讓電子流獲得沿?zé)艄?管體軸線的比較充分的螺旋加速，使電子流在軌跡長度不變的前提下速度得到進(jìn)一步的提高，從而將電場能量和從磁場內(nèi)獲取的能量比較多地用以轟擊電極燈絲，會(huì)使電極燈絲的壽命縮短，對燈管1本身是不利的，但是卻提供了將磁場能向其他能量形態(tài)轉(zhuǎn)化的比較典型的示例，對于照明裝置，這僅是一個(gè)具有實(shí)驗(yàn)意義的實(shí)施例。本實(shí)施例中永磁體4的磁性強(qiáng)弱及其N極2和S極3貼附且覆蓋燈管1的管壁的表面積與燈管1裸露的管壁表面積的比例可以自由選擇，以在滿足使用要求的前提下獲取最佳的節(jié)能效果為原則。本實(shí)施例中，也可以使永磁體4同時(shí)包括N極2和S極3的磁性面朝向燈管1管壁。
如圖4、圖5、圖6所示附圖4是實(shí)施例2的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖5是實(shí)施例2的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖6是實(shí)施例2的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖4、圖5和圖6組成實(shí)施例2的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1的管壁上同時(shí)附著有以管體豎直中軸平面為對稱平面分隔兩側(cè)并以管體水平中軸平面分隔上下層的分布在管體整個(gè)軸向長度范圍內(nèi)的四組磁場源，每組磁場源由若干永磁體4組成，組成上層兩組磁場源的永磁體4在燈管1的徑向方向上一一對應(yīng)的兩塊永磁體4貼附于管壁的磁極極性相異，并且每一側(cè)的所有永磁體4貼附于管壁的磁極相同；組成下層兩組磁場源的永磁體4沿?zé)艄?的軸向方向與上層的永磁體4錯(cuò)開一定距離，即每塊永磁體4都不在上層永磁體4的豎直下方，而處于上層相鄰兩塊永磁體4的間隙的豎直下方，并且在燈管1的同一側(cè)其朝向管壁的磁極極性與上層的永磁體4相異，其他的特征與對上層磁場源的描述相同。這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例可以使穿越燈管1內(nèi)部的磁力線相對集中地處于與燈管1的軸向垂直的徑向平面上且磁力線集中的任意上下相臨并錯(cuò)開的燈管1內(nèi)部的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁力線方向相反，可以在燈管1的管體內(nèi)部獲得比較理想的磁場強(qiáng)度，能夠使燈管1被點(diǎn)亮?xí)r通過管體內(nèi)部的電子流由于同時(shí)受到管體內(nèi)電場力和磁偏轉(zhuǎn)力的作用而產(chǎn)生軌跡包括位于與管體豎直中軸平面平行的平面上的類似“8”字型的螺旋旋轉(zhuǎn)行進(jìn)和撞擊燈管1管壁、受到反彈后直線行進(jìn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，磁偏轉(zhuǎn)的力度比較強(qiáng)，因而可有效延長電子流在燈管1的管體內(nèi)部的通行軌跡長度，但同時(shí)電子流轟擊管壁的頻度和強(qiáng)度較高，將能量轉(zhuǎn)化為非可視光能的其他形態(tài)能量消耗的幅度也相對較大，這是此磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例的缺點(diǎn)。
如圖7、圖8、圖9所示，附圖7是實(shí)施例3的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖8是實(shí)施例3的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖9是實(shí)施例3的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖7、圖8和圖9組成實(shí)施例3的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1以管體豎直中軸平面分隔兩側(cè)的管壁上分別附著有兩條寬度較小的貫通管體首尾的帶狀永磁體4，所有四條帶狀永磁體4貼附于管壁的極性相同。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例所產(chǎn)生的穿越燈管1的管體內(nèi)部的磁力線能夠使被點(diǎn)亮?xí)r通過管體內(nèi)部的電子流由于同時(shí)受到管體內(nèi)電場力和磁偏轉(zhuǎn)力的作用而產(chǎn)生軌跡包括旋轉(zhuǎn)半徑逐漸擴(kuò)大的螺旋行進(jìn)、逐漸偏離燈管1的中心軸的波浪式行進(jìn)和撞擊燈管1管壁、受到反彈后直線行進(jìn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，可在燈管1管體有限的徑向空間內(nèi)有效延長電子流的通行軌跡長度，同時(shí)電子流轟擊管壁的頻度和強(qiáng)度相對較弱，將能量轉(zhuǎn)化為非可視光能的其他形態(tài)能量消耗的幅度也相對較小，因而可以獲得比較理想的效果。本實(shí)施例中所述的帶狀永磁體4的數(shù)量還可以增加，但隨之產(chǎn)生的負(fù)面結(jié)果是帶狀永磁體4對燈管1的更多有效光通量的遮擋。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法類似于實(shí)施例1，可見當(dāng)帶狀永磁體4的數(shù)量增加到一定值時(shí)，單就燈管1管壁的一側(cè)來看，其就成為實(shí)施例1的形式。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例可以使磁場源在燈管1的管壁外側(cè)盡可能合理分布，使光通量受遮擋的方向可以靈活選擇，以使得受光區(qū)域獲得燈管1所產(chǎn)生的最多的光通量。本實(shí)施例中，也可以使永磁體4同時(shí)包括N極2和S極3的磁性面朝向燈管1管壁。
如圖10、圖11所示，附圖10是實(shí)施例4的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖11是實(shí)施例4的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖10和圖11組成實(shí)施例4的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1所安裝的支架上安裝了永磁體4，永磁體4是與燈管1的管壁外形相似且安裝于能盡量貼附到燈管1管壁外側(cè)上半表面的整個(gè)范圍的位置的永磁體，永磁體4的N極2朝向燈管1的管壁。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法類似于實(shí)施例1，只不過將所需的磁場源設(shè)置安裝在了燈管支架上，而非直接附著在燈管的管壁上。其工作特性與實(shí)施例1相同或近似。本實(shí)施例中，也可以使永磁體4同時(shí)包括N極2和S極3的磁性面朝向燈管1管壁。
如圖12、圖13所示，附圖12是實(shí)施例5的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖13是實(shí)施例5的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖12和圖13組成實(shí)施例5的局部結(jié)構(gòu)示意圖；兩只燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1所安裝的支架上安裝了永磁體4，永磁體4安裝于兩只燈管1的中間、兩個(gè)磁極2、3分別朝向兩只燈管1且在相應(yīng)燈管豎直中軸平面上的投影都能覆蓋本燈管在該平面上的投影區(qū)域。兩個(gè)磁極2、3朝向燈管1管壁的極性面都可以是如圖11所示的永磁體N極2朝向下方燈管1管壁的極性面的形狀。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法也類似于實(shí)施例1，只是將所需的磁場源設(shè)置安裝在了燈管支架上并使一套磁場源同時(shí)作用到了兩只燈管1，而非將磁場源直接附著在燈管1的管壁上。其工作特性與實(shí)施例1近似或相同。
如圖14、圖15所示，附圖14是實(shí)施例6的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖15是實(shí)施例6的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖14和圖15組成實(shí)施例6的局部結(jié)構(gòu)示意圖；兩只燈管1安裝在包括控制電路且適合燈管1所要求的安裝形式的支架上，在燈管1所安裝的支架上安裝了永磁體4，永磁體4安裝于兩只燈管1的中間，兩個(gè)同時(shí)包括N極2和S極3的極性面分別朝向兩只燈管1。這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例可以使穿越燈管1內(nèi)部的磁力線在以永磁體4朝向燈管管壁的極性面上N極2與S極3的分界點(diǎn)為一端的弦截面上的方向大致相同且磁場強(qiáng)度從上述分界點(diǎn)開始由近到遠(yuǎn)逐漸減弱，可以使被點(diǎn)亮?xí)r通過管體內(nèi)部的電子流由于同時(shí)受到管體內(nèi)電場力和磁偏轉(zhuǎn)力的作用而產(chǎn)生軌跡包括旋轉(zhuǎn)半徑逐漸擴(kuò)大的螺旋行進(jìn)和撞擊燈管1管壁、受到反彈后直線行進(jìn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，因其以近似燈管截面的直徑和弦長度為有效的螺旋加速空間長度，可使電子流在燈管1管體有限的徑向空間內(nèi)比較多地獲得磁場能量并延長通行軌跡長度，但同時(shí)電子流轟擊管壁的頻度和強(qiáng)度較高，將能量轉(zhuǎn)化為非可視光能的其他形態(tài)能量消耗的幅度也相對較大。利弊綜合權(quán)衡起來，這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例仍不失為一種利多于弊的理想方案。
如圖16、圖17、圖18所示，附圖16是實(shí)施例7的局部正視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖17是實(shí)施例7的局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖，附圖18是實(shí)施例7的局部徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖，附圖16、圖17和圖18組成實(shí)施例7的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在包括控制電路且適合其所要求的安裝形式的支架上，在燈管1所安裝的支架上安裝了永磁體4。這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法類似于實(shí)施例2，與實(shí)施例2對比，永磁體4不是直接附著于燈管1管壁的外側(cè)，而是按與實(shí)施例2相同的各組磁場源的位置關(guān)系及實(shí)施例2中相似的與燈管1相對位置關(guān)系被安裝到了燈管支架上，位置關(guān)系也可以與實(shí)施例2完全相同。其工作特性與實(shí)施例2近似或相同。
如圖19所示，附圖19是實(shí)施例8的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在適合其所要求的安裝形式且包括起輝器的支架上，在燈管1所安裝的支架上包括既作為這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例的磁場源同時(shí)又作為支架中所需要的電感式鎮(zhèn)流器的電磁體磁芯5和電磁體導(dǎo)線線圈7，每個(gè)電磁體磁芯5的中心軸與燈管1的中心軸垂直相交，多個(gè)電磁體磁芯5在燈管1的軸向范圍內(nèi)均勻分布且貼近燈管1外壁的端面與燈管1外壁的距離很小，電磁體導(dǎo)線線圈7與燈管1是串聯(lián)關(guān)系，其上流過的電流與燈管1的電流相同。這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法也類似于實(shí)施例1，只是使用電磁體而非永磁體，電磁體磁芯5的端面也可以是如圖11所示的永磁體N極2朝向下方燈管1管壁的極性面的形狀。其工作特性與實(shí)施例1近似。本實(shí)施例中電磁體磁芯5和電磁體導(dǎo)線線圈7可以被設(shè)置在燈管1的內(nèi)部，也可以被設(shè)置在與燈管1同軸的、居于燈管1內(nèi)部、具有良好反射表面的特制管體內(nèi)，此時(shí)燈管1的兩端各向外多伸出一只管腳，作為電磁體導(dǎo)線線圈7的入端和出端，同時(shí)在燈管1的控制電路中不再需要鎮(zhèn)流器，因?yàn)闊艄軆?nèi)的電磁場源可以同時(shí)起到鎮(zhèn)流分壓的作用。
如圖20所示，附圖20是實(shí)施例9的局部結(jié)構(gòu)示意圖；燈管1安裝在適合其所要求的安裝形式且包括起輝器的支架上，在燈管1所安裝的支架上包括既作為這種磁性節(jié)能燈實(shí)施例的磁場源同時(shí)又作為支架中所需要的電感式鎮(zhèn)流器的電磁體磁芯或鐵芯6和電磁體導(dǎo)線線圈7，每個(gè)電磁體磁芯或鐵芯6的中心軸兩端的延長線與燈管1的中心軸垂直相交，多個(gè)電磁體磁芯或鐵芯6在燈管1的軸向范圍內(nèi)均勻分布且貼近燈管1外壁的端面與燈管1外壁的距離很小，電磁體導(dǎo)線線圈7與燈管1是串聯(lián)關(guān)系，其上流過的電流與燈管1的電流相同。這種磁性節(jié)能熒光燈實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法也類似于實(shí)施例1，只是使用電磁體而非永磁體，每個(gè)電磁體磁芯或鐵芯6的兩個(gè)貼近燈管1外壁的端面也可以是如圖11所示的永磁體N極2朝向下方燈管1管壁的極性面的形狀。其工作特性與實(shí)施例1近似。本實(shí)施例中電磁體磁芯或鐵芯6和電磁體導(dǎo)線線圈7可以被設(shè)置在燈管1的內(nèi)部，也可以被設(shè)置在與燈管1同軸的、居于燈管1內(nèi)部、具有良好反射表面的特制管體內(nèi)，此時(shí)燈管1的兩端各向外多伸出一只管腳，作為電磁體導(dǎo)線線圈7的入端和出端，同時(shí)在燈管1的控制電路中不再需要鎮(zhèn)流器，因?yàn)闊艄軆?nèi)的電磁場源可以同時(shí)起到鎮(zhèn)流分壓的作用。
本發(fā)明通過對燈管設(shè)置磁場使燈管工作時(shí)管內(nèi)的狀態(tài)發(fā)生變化。這種變化是電子流發(fā)生變化；或是電子流運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化；或是電子流的能量發(fā)生變化；或是電子流通過的路徑長度的變化；或是電子流密度的變化；或是兩端電極的電位差的變化；總之它使燈光效升高。
權(quán)利要求
1.一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它至少包括燈管和支撐架，也可以包括已知鎮(zhèn)流器、起輝器等控制電路，其方法是設(shè)置磁場源用以向燈管內(nèi)施加磁場力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的向燈管內(nèi)施加磁場力是強(qiáng)化燈管的發(fā)光過程、提高光效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，其裝置是所述的磁場源被設(shè)置在支撐架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，其裝置是所述的磁場源被設(shè)置在燈管表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，其裝置是所述的磁場源被設(shè)置在燈管內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的磁場源是永磁體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的磁場源是由磁通路材料、線圈和加在線圈上的電源構(gòu)成的磁場源，線圈繞在磁通路材料上；該磁場源在向燈管內(nèi)施加磁場力的同時(shí)，還可以起鎮(zhèn)流分壓的作用，從而取代已知鎮(zhèn)流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的永磁體沿?zé)艄荛L度方向分布，其磁力線穿過燈管內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的由磁通路材料、線圈和加在線圈上的電源構(gòu)成的磁場源沿?zé)艄荛L度方向分布，其磁力線穿過燈管內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8、9所述的一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法是所述的沿?zé)艄荛L度方向分布的磁場源是一組或多組磁場源單元構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明是一種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它至少包括燈管和支撐架，也可以包括已知鎮(zhèn)流器、起輝器等控制電路，其方法是設(shè)置磁場源用以向燈管內(nèi)施加磁場力。所述的向燈管內(nèi)施加磁場力是強(qiáng)化燈管的發(fā)光過程、提高光效；所述的磁場源可以被設(shè)置在支撐架上。所述的磁場源可以被設(shè)置在燈管表面上。所述的磁場源可以被設(shè)置在燈管內(nèi)。這種磁性節(jié)能燈的設(shè)計(jì)方法及裝置，它可以使燈的總光效及總功率因數(shù)較現(xiàn)有照明裝置顯著提高，使用壽命顯著延長，而且結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠性高。
文檔編號H01J9/00GK1728328SQ200510041700
公開日2006年2月1日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者常濤濤, 趙德宏 申請人:常濤濤