Ламповый узел с индуктивным источником энергии и способ производства лампового узла

Ламповый узел с индуктивным источником энергии и способ производства лампового узла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Настоящее изобретение частично является продолжением патентной заявки США номер 90/592,194, под названием "Система обработки жидкости", которая была подана 12 июня 2000 г.

Настоящее изобретение относится к области освещения, более конкретно к ламповому узлу с индуктивным источником энергии, предназначенному для использования в системе освещения с индуктивным источником энергии.

Хотя индуктивно соединенные системы освещения не очень широко распространены, они являются известными. Традиционная индуктивно соединенная система освещения, в общем, включает первичную цепь, содержащую первичную катушку (или "первичную обмотку"), которая приводится в действие источником питания, и вторичную цепь, имеющую вторичную катушку (или "вторичную обмотку"), которая индуктивно получает питание от первичной обмотки. Индуктивные соединения обеспечивают множество преимуществ по сравнению с традиционными прямыми электрическими соединениями. Во-первых, индуктивно соединенные лампы обычно, являются более безопасными и их проще устанавливать и отсоединять, чем лампы, подключаемые по проводам. При прямых электрических соединениях обычно необходимо выполнять манипуляции с электрическими разъемами при установке и отсоединении лампового узла. Обычно это требует приложения некоторого усилия и связано с риском электрического удара. Часто электрические разъемы, по меньшей мере, частично, открыты, что увеличивает риск электрического удара. С другой стороны, индуктивно соединенные лампы не требуют манипуляций с какими-либо электрическими разъемами. Вместо этого вторичную обмотку лампового узла просто требуется разместить рядом с первичной обмоткой, чтобы обеспечить подачу питания в ламповый узел. Во-вторых, устранение электрических разъемов также повышает надежность системы, благодаря устранению проблем, связанных с традиционными электрическими разъемами. Например, обычные электрические разъемы подвержены коррозии и износу. Эти проблемы особенно обостряются при наружном применении устройств, где в результате воздействия условий окружающей среды на электрических контактах может собираться влага. При повторном использовании механические разъемы также подвержены износу и возможному повреждению. В-третьих, индуктивно соединенные лампы, по существу, обеспечивают более низкий риск электрического поражения в ламповом узле. Как указано выше, ламповый узел электрически отделен от источника питания. Вся энергия питания должна передаваться индуктивно от источника питания в ламповый узел. Поскольку существует внутренний предел величины энергии, которую можно индуктивно передавать в узел лампы, количество энергии, передаваемой в узел лампы, ограничено, в результате чего снижается риск электрического поражения.

Хотя традиционные индуктивно соединенные лампы обеспечивают множество важных преимуществ по сравнению с лампами с прямым соединением, они имеют существенные недостатки. Индуктивное соединение, по существу, менее эффективно, чем прямой электрический соединитель. Это частично связано с мощностью, требуемой для создания и поддержания электромагнитного поля. Низкая эффективность первичной обмотки в традиционном индуктивном соединении получается в результате плохо настроенной цепи. Такая низкая эффективность выражается в повышенном выделении тепла и в шумах, возникающих в результате вибрации первичной и вторичной обмоток. Проблемы, связанные с эффективностью, обостряются при повышении мощности осветительных устройств. Кроме того, существующие цепи питания ламп требуют точного совмещения первичной и вторичной обмоток для обеспечения приемлемого уровня эффективности. Это требует использовать более точные допуски и ограничивает конфигурацию и компоновку лампового узла и всей лампы.

Одна из наибольших проблем, связанных с надежностью, возникающих при производстве ламп, вызвана необходимостью пропускания проводов или других электрических элементов через колбу лампы. Как правило, провода проходят внутрь лампы через стеклянную ножку. Поскольку стекло не обеспечивает надежное прилипание к проводам и герметизацию вокруг них, существует риск утечки материалов лампы в точке прохода проводов внутрь лампы. Хотя были предприняты попытки по оптимизации соединения, остается существенная проблема, связанная с надежностью.

При использовании традиционных ламп с индуктивным источником энергии также возникает проблема обеспечения надежности, связанная с воздействием на компоненты цепей лампы условий окружающей среды, например, повреждение компонентов цепи лампы при попадании на них воды и влажности из окружающей среды. Для решения этой проблемы, по меньшей мере, в одной системе освещения с индуктивным питанием весь ламповый узел заключен в герметичную оболочку. В патенте США 5,264,997 авторов Hutchisson и др. раскрыта лампа, установленная на печатной плате, которая отделена от вторичной обмотки с помощью множества столбиков. Печатная плата включает различные электрические компоненты, необходимые для работы индуктивной связи. Отдельные компоненты колбы и линзы герметизированы вместе, благодаря формированию герметичной оболочки вокруг лампы, печатной платы и вторичной обмотки. Колба, в частности имеет форму, позволяющую устанавливать внутри нее вторичную обмотку, и позволяющую устанавливать лампу в патрон, содержащий первичную обмотку. Хотя герметичная оболочка обеспечивает улучшенную защиту от воздействия условий окружающей среды, она получается относительно громоздкой и обеспечивает пропускание света только в направлении линзы.

Как можно видеть, сохраняется потребность в разработке эффективного индуктивно соединенного лампового узла, который обеспечивает повышенную надежность в различных условиях работы, и может быть легко приспособлен к множеству различных конфигураций лампы.

Краткое описание изобретения

Вышеуказанные проблемы преодолеваются в соответствии с настоящим изобретением, в котором ламповый узел содержит лампу, индуктивную вторичную обмотку, предназначенную для питания лампы и конденсатор. Конденсатор последовательно соединен с лампой и вторичной обмоткой, и выбран так, что он имеет реактивное сопротивление на рабочей частоте, приблизительно равное или немного меньше, чем суммарное полное сопротивление лампы и вторичной обмотки при рабочей температуре. В результате, цепь лампы работает в резонансе или около резонанса. При использовании электроразрядных ламп, включенный последовательно конденсатор также выполняет функцию ограничителя тока во вторичной цепи, что исключает неуправляемое повышение тока, которое в противном случае происходило бы в электроразрядной лампе.

В другом объекте изобретение обеспечивает ламповый узел с индуктивным источником энергии, в котором вся цепь лампового узла лампы герметизирована внутри прозрачной колбы. Предпочтительно, вся цепь лампового узла, включая вторичную обмотку и соединенный с ней конденсатор, герметизирована внутри колбы лампы. В альтернативном варианте выполнения вторичная обмотка и лампа, а также конденсатор и пусковое устройство установлены внутри второй закрытой пластмассовой, тефлоновой, стеклянной или кварцевой оболочки, при этом отсутствуют какие-либо провода или другие элементы, проходящие через колбу. Из полости, образующейся между второй колбой и колбой лампы, предпочтительно, откачивают воздух, или ее заполняют функциональным газом для обеспечения требуемого уровня теплопроводности или изоляции.

В другом объекте изобретение обеспечивает дистанционно включаемый выключатель для обеспечения предварительного нагрева электроразрядной лампы. Выключатель обеспечен так, что он замыкает электроды через вторичную обмотку на определенный период времени при пуске лампы. Кроме того, цепь может содержать последовательно включенное сопротивление, чтобы способствовать ограничению тока предварительного нагрева. В одном варианте выполнения выключатель представляет собой электромагнитный выключатель, который, предпочтительно, приводят в действие с помощью магнитного поля, генерируемого соответствующей катушкой в цепи управления лампы.

Настоящее изобретение обеспечивает простой и недорогой ламповый узел, предназначенный для использования в системах освещения с индуктивным питанием. Поскольку ламповый узел работает в режиме резонанса или около него, он имеет высокое значение коэффициента мощности и высокую эффективность. Это снижает потери энергии, связанные с накоплением тепла, а также обеспечивает тихую работу индуктивного соединения, даже в условиях передачи относительно высокой мощности. Эффективность вторичной цепи позволяет использовать менее точное совмещение между первичной и вторичной обмотками, что повышает степень свободы при выборе компоновки и конфигурации лампы и лампового узла. Герметизированная колба обеспечивает улучшенную защиту цепи лампы от воздействия окружающей среды, не ограничивая передачу света от лампы. Хотя для некоторых источников света могут возникать спектральные потери излучаемого света из-за определенных свойств светопропускания материалов, используемых для изготовления колбы, например, некоторые материалы плохо пропускают ультрафиолетовое излучение. Настоящее изобретение позволяет использовать функциональные газы внутри герметичной колбы для повышения или снижения степени изоляции лампы от окружающей среды. Кроме того, благодаря заключению всей цепи лампы внутрь колбы лампы, устраняется необходимость использования проводов или электрических проводов, которые проходят через колбу. Это существенно повышает надежность лампы при значительном сокращении производственных затрат. Кроме того, электромагнитный выключатель в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает недорогую и надежную альтернативу традиционным пусковым цепям.

Эти и другие задачи, преимущества и свойства настоящего изобретения будут понятны при чтении подробного описания изобретения и рассмотрении чертежей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в сечении лампового узла в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения.

Фиг.2 - вид в сечении лампового узла по фиг.1, по плоскости, перпендикулярной плоскости сечения по фиг.1.

Фиг.3 - схема цепи лампы в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения.

Фиг.4 - вид в сечении разреза альтернативного лампового узла, имеющего лампу накаливания.

Фиг.5 - вид в сечении альтернативного лампового узла, имеющего лампу накаливания с универсальным основанием.

Фиг.6 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего галогенную лампу.

Фиг.7 - вид в сечении альтернативного лампового узла, имеющего галогенную лампу с основанием, расположенным снаружи колбы лампы.

Фиг.8 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего галогенную лампу без основания.

Фиг.9 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего флуоресцентную лампу без внешней колбы.

Фиг.10 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего флуоресцентную лампу типа Т-5 или Т-8.

Фиг.11 - схема цепи лампы для лампового узла по фиг.10.

Фиг.12 - схема альтернативной цепи лампы для лампового узла на фиг.10.

Фиг.13 - схема еще одной альтернативной цепи лампы для лампового узла по фиг.10.

Фиг.14 - схема другой альтернативной цепи лампы для лампового узла по фиг.10.

Фиг.15 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего флуоресцентную лампу типа PL.

Фиг.16 - вид в сечении альтернативного лампового узла, включающего флуоресцентную лампу типа PL, по плоскости, перпендикулярной плоскости разреза по фиг.15.

Фиг.17 - вид в частичном сечении альтернативного лампового узла.

Фиг.18 - вид в сечении участка альтернативного лампового узла по фиг.16.

Фиг.19 - вид в сечении разреза участка альтернативного лампового узла; и

Фиг.20 - вид в сечении участка еще одного альтернативного лампового узла.

Подробное описание изобретения

Ламповый узел в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения показан на фиг.1 и 2 и, в общем, обозначен цифрой 10. Для целей описания изобретение вначале описано на примере обычной ультрафиолетовой лампы типа PL-S мощностью 11 ватт, преобразованной для использования с мощностью 38 ватт, такой как лампа, используемая в устройстве обработки воды. Ламповый узел 10 обычно включает цепь 12 лампы и внешнюю колбу 70. Цепь 12 лампы включает вторичную обмотку 14, конденсатор 16, и лампу 18, причем все они включены последовательно (см. фиг.3). Вторичная обмотка 14 индуктивно получает питание от первичной обмотки (не показана) связанного с ней балластного сопротивления (не показано). Последовательно включенный конденсатор 16 специально настроен, как более подробно описано ниже, для обеспечения работы цепи лампы в резонансе при определенных условиях работы. Вся цепь 12 лампы полностью расположена внутри внешней колбы 70, включая вторичную обмотку 14, конденсатор 16 и лампу 18. По меньшей мере, участок внешней колбы 70 выполнен прозрачным и через нее не проходят электрические провода или другие элементы.

Хотя следующий вариант выполнения описан на примере ультрафиолетовой лампы типа PL-S мощностью 38 ватт, настоящее изобретение предназначено и может быть использовано с лампами различных типов и стилей, включая электроразрядные лампы, лампы накаливания, лампы пульсирующего белого света и лампы на основе светоизлучающих диодов ("СИД" (LED)). В настоящем описании представлены различные альтернативные варианты выполнения, представляющие лампы накаливания и электроразрядные лампы. Эти примеры приведены для иллюстрации широких возможностей применения и возможностей адаптации настоящего изобретения, а не для какого-либо ограничения объема притязаний.

Широкое разнообразие балластных сопротивлений, которые обеспечивают индуктивное питание лампового узла по изобретению, хорошо известно специалистам в данной области техники. В соответствии с этим, балластное сопротивление не будет описываться подробно. Одно из балластных сопротивлений, особенно подходящее для использования с ультрафиолетовой лампой типа PL-S мощностью 38 ватт в представленном варианте выполнения, раскрыто в патентной заявке США номер 90/592,194, под названием "Система обработки жидкости", которая была подана 12 июня 2000 г., и которая приведена здесь полностью в качестве ссылки. Балластное сопротивление может быть легко адаптировано для обеспечения эффективной работы всех раскрытых вариантов выполнения настоящего изобретения.

1. Конфигурация лампы

Как отмечено выше, ультрафиолетовая лампа типа PL-S мощностью 38 ватт, предпочтительно, включает внешнюю колбу 70, которая вмещает цепь 12 лампы для защиты ее от окружающей среды (см. фигуры 1 и 2). Внешняя колба 70, предпочтительно, включает основный корпус 90 и крышку 92. Основный корпус 90 выполнен, в общем, в виде цилиндрической трубки, имеющей открытый и закрытый конец. После установки цепи 12 лампы внутрь основного корпуса 90, крышку 92 запечатывают на открытом конце основного корпуса 90 для полной изоляции цепей лампы 12. Цепь 12 лампы, в общем, включает вторичную обмотку 14, конденсатор 16 и лампу 18. Как описано ниже, цепь 12 лампы может также включать пусковое устройство 35 (см. фиг.2). Лампа 18, в общем, представляет собой лампу типа PL-S с кварцевой колбой с двумя параллельными трубками 72а-b, которые соединены так, что совместно образуют камеру 28. Из камеры 28 частично откачан воздух, и она содержит газ, требуемый для электрического разряда, такой как пары ртути. Ножка 32а-b расположена в основании каждой трубки 72а-b. Пара традиционных или специально разработанных электродов 26a-b расположены в камере 28, причем один из них установлен в верхней части каждой из ножек 32а-b. В этом варианте выполнения внешняя колба 70, предпочтительно, выполнена из кварца, который эффективно пропускает ультрафиолетовый свет. В вариантах применения, в которых не используется ультрафиолетовый свет, внешняя колба может быть изготовлена из стекла, тефлона или пластмассы, в зависимости, в частности, от тепла, вырабатываемого лампой, и условий окружающей среды работы лампы. Например, в альтернативном варианте выполнения внешняя колба может быть изготовлена из отрезка тефлоновой трубки с запечатанными противоположными концами (не показана). Тефлоновая трубка может быть установлена поверх остальных элементов узла лампы, и ее противоположные концы могут выполнены изогнутыми или герметизированы другим способом, чтобы закрыть тефлоновую колбу. Предпочтительно, каждый конец тефлоновой трубки сложен на себя и изогнут с использованием тепла и давления.

Ламповый узел 10 также включает основание 50 и опору 86, которые удерживают противоположные концы лампы 18 внутри внешней колбы 70. Основание 50 обычно имеет цилиндрическую форму и такие размеры, которые позволяют устанавливать его внутри внешней колбы 70. Помимо удерживания одного конца лампы 18 основание 50 также принимает различные электрические компоненты цепи 12 лампы. Основание 50 образует кольцевую выемку 80 для приема витков вторичной обмотки 14, пару отверстий 82а-b для приема конца основания каждой трубки 72а-b, и пару полостей 84а-b для установки конденсатора 16 и любого требуемого пускового устройства 35. Ламповый узел 10 также может включать отражатель 58 тепла, расположенный между вторичной обмоткой и электродами 36а-b. Отражатель 58 тепла, предпочтительно, имеет форму, соответствующую поперечному сечению колбы 52 лампы в месте, где он установлен, и, предпочтительно, изготовлен из традиционного отражающего материала, такого, как алюминий или алюминиевая фольга на соответствующей подложке. Опора 86, в общем, имеет форму диска и такие размеры, что она плотно устанавливается внутри внешней колбы 70. Опора 86, предпочтительно, включает язычок 88, который должен быть плотно установлен между трубками 72а-b кварцевой колбы 52. Точная конструкция и конфигурация основания 50 и опоры 86 могут изменяться в разных вариантах применения, в зависимости от конструкции и конфигурации внешней колбы 70 и различных компонентов цепи 12 лампы. Основание 50 и опора 86, предпочтительно, изготовлены из материалов, способных выдерживать высокий нагрев, таких, как керамические материалы или высокотемпературная пластмасса.

В одном варианте выполнения полость 96, образующаяся между внешней колбой 70 и колбой 52 лампы, сконфигурирована так, что ламповому узлу можно придать требуемые электропроводные или изолирующие свойства. Например, из этой полости 96 может быть откачан воздух для изоляции лампы от холодной окружающей среды. В качестве альтернативы, полость 96 может быть заполнена более тяжелыми газами, такими, как аргон и неон, или текучими средами, которые отводят тепло в горячую окружающую среду. Отвод тепла от лампы в горячую окружающую среду помогает защитить лампу от перегрева и может также обеспечить максимальную интенсивность ее работы.

В некоторых вариантах применения ламповый узел 10 также может включать механизм, который позволяет со стороны балластного сопротивления определять присутствие лампового узла 10. Это позволяет подавать напряжение через балластное сопротивление в первичную обмотку (не показана) только, когда ламповый узел 10 установлен. Хотя механизм датчика не является необходимым, во многих вариантах применения, в частности, в вариантах применения с низкой мощностью, он действительно обеспечивает более эффективную конструкцию, которая преобразует энергию, уменьшает накопление тепла и защищает первичную обмотку определенных типов от повреждений, связанных с непрерывной работой. В одном варианте выполнения ламповый узел 10 включает чувствительный магнит 60 и балластное сопротивление (не показано), или соответствующую цепь управления, содержит герконовый выключатель (не показан), который включается с помощью чувствительного магнита 60. Более конкретно, при установке лампового узла 10, чувствительный магнит 60 расположен смежно герконовому выключателю (не показан). Магнитное поле чувствительного магнита 60 замыкает герконовый выключатель 62, обеспечивая, таким образом, сигнал для балластного сопротивления или цепи управления о том, что ламповый узел 10 находится на месте. Чувствительный магнит, предпочтительно, установлен в основании 50, но может быть установлен в других требуемых местах. Альтернативно, чувствительный магнит 60 и герконовый выключатель (не показан) можно заменить механическим выключателем (не показан). Например, выключатель может быть расположен в месте, где он механически закрывается при установке лампового узла 10. Другая альтернатива состоит в обеспечении лампы с включаемым/выключаемым вручную выключателем, например, тумблером, с помощью которого избирательно включают и выключают балластное сопротивление.

II. Цепь лампы

Цепь 12 лампы будет описана ниже на примере описанной выше ультрафиолетовой лампы типа PL-S мощностью 38 ватт (см. фигуры 1 и 2). Как указано выше, цепь 12 лампы, в общем, включает лампу 18, вторичную обмотку 14 и конденсатор 16. Принципиальная схема цепи 12 лампы показана на фиг.3. В данном варианте выполнения цепь 12 лампы включает одну вторичную обмотку 14, выполненную, предпочтительно, в форме катушки провода 22 с малым диаметром. Точные характеристики вторичной обмотки 14 будут изменяться в зависимости от применения, как функция первичной обмотки (не показана) и нагрузки (например, лампы). В качестве провода 22, предпочтительно, используют обычный провод для магнита или LITZ-провод (многожильный провод), в зависимости от передаваемой мощности и рассеиваемого тепла. Провод, предпочтительно, наматывают вокруг основания 50 внутри кольцевой выемки 80, в результате чего формируется вторичная обмотка 14 с полым сердечником. Если требуется, полый сердечник 24 можно заменить другими традиционными сердечниками. Тип провода, количество витков провода и диаметр сердечника (и, следовательно, диаметр витков провода) изменяются в зависимости от вариантов применения и различных факторов, таких, как характеристики первичной обмотки и нагрузки лампы 18. Индуктивность вторичной обмотки 14 выбирают как функцию рабочей частоты и полного сопротивления нагрузки (то есть, лампы) при подаче питания. Более конкретно, индуктивность вторичной обмотки 14 определяется с помощью следующей формулы:

В описываемом варианте выполнения с мощностью 38 ватт, вторичная обмотка 14 сконфигурирована для получения мощности от первичной обмотки, работающей при приблизительно 100 килогерц. Вторичная обмотка 14 включает 72 витка провода, и первичная обмотка включает 135 витков провода. В описываемом варианте выполнения с мощностью 38 ватт, вторичная обмотка 14 имеет величину 196 микрогенри при частоте 100 килогерц и имеет реактивное сопротивление приблизительно 123 Ома. Вторичная обмотка 14, предпочтительно, расположена внутри основания 50 лампового узла 10. Диаметр вторичной обмотки 14, предпочтительно, выбирают так, чтобы она плотно прилегала к основанию 50. Вторичная обмотка 14 электрически соединена с лампой 18 с помощью проводов 51а-b. Хотя вторичная обмотка 14, предпочтительно, выполнена круглой, она может изменяться по форме в зависимости от варианта применения. Например, вторичная обмотка может быть выполнена квадратной, овальной, треугольной, трапециевидной, шестиугольной или даже сферической. Вторичная обмотка, предпочтительно, расположена внутри или снаружи, концентрично по отношению к первичной обмотке, или две обмотки могут быть расположены впритык друг к другу.

Конденсатор 16 выбирают для обеспечения оптимальной коррекции коэффициента мощности с учетом механических ограничений, обеспечивая, таким образом, резонанс в цепи 12 лампы. Коэффициент мощности, предпочтительно, составляет 0,90 или лучше, и более предпочтительно 0,96 или лучше, но в некоторых вариантах применения могут быть приемлемы более низкие значения. Без существенной коррекции коэффициента мощности реактивные токи во вторичной обмотке будут отражаться обратно в первичную обмотку, как в нагрузку с более низким полным внутренним сопротивлением. Это могло бы привести к сдвигу вверх рабочей мощности и тока, а также к более высоким потерям в виде выделения тепла в первичной цепи. Этот эффект противоречит ожидаемому, но фактически происходит из-за инверсной природы отраженного полного внутреннего сопротивления в последовательной резонансной первичной обмотке цепи. Эксперименты показали, что реактивные токи и потери в первичной обмотке очень быстро увеличиваются при значениях коэффициента мощности ниже 0,90. При этом материал может оказывать отрицательно влияние на эффективность, особенно когда считается, что эти потери являются дополнительными к потерям, вызванным коэффициентом связи и сопротивлениями постоянному току, обычно конденсатор 16 выбирают так, чтобы его реактивное сопротивление приблизительно равнялось или было несколько меньше, чем реактивное полное внутреннее сопротивление лампы 18 и реактивное полное внутреннее сопротивление вторичной обмотки 14 при рабочей температуре лампы 18. Так же, как и индуктивное сопротивление вторичной обмотки 14 реактивное сопротивление конденсатора выбирают как функцию рабочей частоты и полного внутреннего сопротивления нагрузки (то есть, лампы) при подаче питания. Более конкретно, реактивное сопротивление конденсатора выбирают в соответствии со следующей формулой:

При таком значении реактивного сопротивления конденсатор 16, вторичная обмотка 14 и лампа 18 будут работать в режиме, близком к резонансу, что обеспечивает высокий коэффициент мощности и, следовательно, высокую эффективность. В представленном варианте выполнения конденсатор 16 имеет величину приблизительно 12, 9 нанофарад (нФ). Эта величина будет изменяться в зависимости от изменений в первичной обмотке (не показана), вторичной обмотке 14 и/или лампе 18.

Формулы для вторичной обмотки и конденсатора, представленные выше, обеспечивают грубое приближение для значений требуемого реактивного сопротивления конденсатора и вторичной обмотки. Для получения более точных значений (и, таким образом, для тонкой настройки коэффициента мощности, эффекта ограничения тока и общих параметров режима работы), можно использовать процедуру итерационных испытаний. Такие итерационные испытания могут потребоваться в некоторых вариантах применения для обеспечения требуемого уровня эффективности во вторичной цепи. Рабочие параметры в этих конструкциях включают предварительный нагрев, пусковое напряжение и рабочий ток. Все эти параметры могут быть сконфигурированы в ходе процесса настройки вместе с изменениями величин отношений емкости и индуктивности.

Хотя конденсатор 16, предпочтительно, настроен для использования вместе со вторичной обмоткой 14 и лампой 18 при рабочей температуре лампы 18, конденсатор 16, в качестве альтернативы, может быть настроен для обеспечения оптимальной эффективности в другое время. Например, в электроразрядных лампах, когда для пуска лампы требуется больший ток, настоящее изобретение можно использовать для повышения тока цепи во время пуска. В таких вариантах применения реактивное сопротивление конденсатора выбирают приблизительно равным комбинированному полному внутреннему сопротивлению вторичной обмотки лампы при температуре пуска (а не при рабочей температуре). Это повышает эффективность цепи лампы во время пуска и позволяет использовать балластное сопротивление с более низким максимальным током.

С учетом природы плазмы электроразрядные лампы пытаются поддерживать напряжение при по существу постоянном внутреннем напряжении. В результате, если вторичная обмотка 14 генерирует напряжение, превышающее внутреннее напряжение лампы, лампа проявляет тенденцию потребления избыточной мощности. Поскольку сопротивление электроразрядной лампы уменьшается при увеличении протекающего через нее тока, лампа имеет потенциал для потребления все большего тока, пока не будут достигнуты пределы цепи или не произойдет ее разрушение. Эта проблема решается с помощью конденсатора 16, который выполняет функцию ограничения тока, подаваемого в лампу. Функция ограничения тока представляет собой внутреннюю характеристику конденсатора. Было определено, что значение емкости конденсатора, требуемое для установки режима резонанса вторичной цепи, приблизительно равно величине емкости конденсатора, требуемой для обеспечения соответствующего ограничения тока. В соответствии с этим, было определено, что функция ограничения тока достигается в настоящем изобретении путем выбора величины емкости конденсатора, соответствующей обеспечению коэффициента мощности узла.

Когда настоящее изобретение используют в узле электроразрядном ламповом узле, цепь 12 лампы, предпочтительно, включает традиционное пусковое устройство 35 (см. фиг.2), лампу накаливания или другой эквивалентный механизм. Пусковые устройства и лампы накаливания хорошо известны, и поэтому не будут подробно описаны в настоящей заявке. В одном варианте выполнения электроразрядного лампового узла, традиционное пусковое устройство заменено дистанционно управляемым выключателем, таким, как электромагнитный выключатель 34 (см. фиг.3). Электромагнитный выключатель 34 подключен последовательно между электродами 36а-b, что обеспечивает возможность избирательного замыкания с помощью выключателя 34 цепи между электродами 36а-b. В замкнутом положении выключатель 34 позволяет току проходить непосредственно через электроды 36а-b, а не через дугу в газообразной среде. В результате при замыкании выключателя 34 электроды 36а-b быстро нагреваются. Электромагнитный выключатель 34, предпочтительно, установлен, по существу, перпендикулярно полю первичной обмотки так, что электромагнитный выключатель 34 не включается под действием электромагнитного поля первичной обмотки. Вместо этого, смежно электромагнитному выключателю 34 устанавливают отдельную катушку 38, на которую может быть подано питание для избирательного замыкания выключателя 34. Микропроцессор 40, предпочтительно, управляет работой катушки 38, и, таким образом, электромагнитным выключателем 34. Микропроцессор 40 запрограммирован для подачи питания в катушку 38 в течение фиксированного периода времени каждый раз при включении питания цепи лампы. В результате электромагнитный выключатель 34 замыкается, подключая электроды 36а-b друг к другу. В качестве альтернативы вместо микропроцессора 40 можно использовать обычную цепь таймера с однократным срабатыванием (не показана), которая сконфигурирована для подачи питания в катушку в течение требуемого периода времени каждый раз при включении лампы.

III. Альтернативные варианты выполнения

Конфигурация лампового узла может изменяться в соответствии с вариантом выполнения в зависимости от предполагаемого применения, и в основном, в зависимости от типа лампы и соответствующих требований по питанию. Настоящее изобретение может быть легко модифицировано для обеспечения возможности использования с различными существующими системами освещения. В следующих альтернативных вариантах выполнения описано множество альтернативных вариантов выполнения, приспособленных для различных вариантов использования. Эти альтернативные варианты выполнения предназначены для иллюстрации широких возможностей адаптации настоящего изобретения, и они не предназначены для ограничения изобретения.

Альтернативный вариант выполнения, показывающий использование настоящего изобретения с лампой накаливания, представлен на фиг.4. В этом варианте выполнения ламповый узел 110 включает стеклянную колбу 152 и пластиковое основание 150. Стеклянная колба 152 имеет, в общем, форму электрической лампочки и содержит повернутую внутрь и, в общем, цилиндрическую ножку 132. Вторичная обмотка 114 установлена внутри стеклянной колбы 152 вокруг ножки 132. Нить 136 накаливания установлена на вторичной обмотке 114 и продолжается вверх внутрь выпуклого участка стеклянной колбы 152, как в обычной лампе. В отличие от описанного выше варианта выполнения, основание 150 в данном варианте выполнения установлено снаружи стеклянной колбы 152. Основание 150 выполнено для установки в соответствующий патрон (не показано). Показанное основание 150 выполнено, в общем, круглым и включает кольцевую выемку 156, которая предназначена для установки со щелчком основания в соответствующий патрон (не показан). Основание 150 также включает верхний фланец 158, который обеспечивает край захвата для извлечения лампового узла 110 из патрона (не показано). Основание 150, однако, может быть выполнено с использованием множества различных конфигураций, чтобы позволить механическое соединение лампового узла 110 с множеством различных патронов. Например, основание может быть выполнено с внешней резьбой. Как показано, ламповый узел 110 также, предпочтительно, включает чувствительный магнит 160. Чувствительный магнит 160 может быть установлен на соответствующую удерживающую стенку 162 на нижней части основания 150. Как описано выше, чувствительный магнит 160 работает с выключателем, активируемым магнитным полем, таким, как герконовый выключатель, который оповещает первичную обмотку или цепь управления о присутствии лампового узла 110. Это обеспечивает подачу питания в первичную обмотку только, когда ламповый узел 110 находится на месте. Как показано на фиг.5, узел 110' лампы накаливания может быть сконфигурирован для работы с традиционным универсальным основанием. В этом варианте выполнения основание 150' включает пару установочных штырей 156а-b, которые сконфигурированы для зацепления с соответствующими им щелями в традиционном универсальном патроне для основания лампы (не показан).

Альтернативный вариант выполнения, в котором представлено использование настоящего изобретения с галогеновой лампой, показан на фиг.6. В данном варианте выполнения ламповый узел 210, в общем, включает кварцевую колбу 252 и керамическое основание 250. Материалы колбы 252 и основания 250 выбирают такими, чтобы они могли противостоять особенно высокой температуре, при которой работают галогеновые лампы. Кварцевая колба 252, предпочтительно, выполнена полностью герметичной, и через нее не проходят какие-либо элементы, такие, как провода, или другие электрические соединительные средства. Нить 236 накаливания, вторичная обмотка 214 и конденсатор 216 установлены внутри кварцевой колбы 252. В некоторых вариантах применения конденсатор 216 может не потребоваться для обеспечения приемлемого уровня эффективности и, соответственно, он может не использоваться. Ламповый узел 210 дополнительно включает отражатель 258 тепла, расположенный между нитью 236 накаливания и вторичной обмоткой 214. Основание 250 может включать резьбу 256а-b на четверть витка, которую ввинчивают в соответствующий патрон (не показан). Основание 250 может быть снабжено альтернативной структурой, облегчающей установку его в патрон. Чувствительный магнит 260, предпочтительно, установлен внутри нижней поверхности основания 250.

В альтернативном галогеновом ламповом узле 210' кварцевая колба 252' выполнена укороченной так, что она заканчивается уже в шейке основания 250' (см. фиг.7). Вторичная обмотка 214' выведена за пределы кварцевой колбы 252' и расположена в основании 250'. В данном варианте выполнения вторичная обмотка 214' изолирована от тепла нити 236'. Этот вариант выполнения также может включать чувствительный магнит 260'.

В другом альтернативном галогеновом ламповом узле 210'' основание не используется, и чувствительный магнит 260'' перенесен внутрь герметизированной кварцевой колбы 252''. Как показано на фиг.8, кварцевая колба 252'' образует кольцевую выемку 256'', которая продолжается по всей окружности колбы 252'', чтобы позволить установку со щелчком лампового узла 210'' в соответствующем патроне (не показан).

Другой альтернативный вариант выполнения показан на фиг.9. В данном варианте выполнения ламповый узел 310 включает основание 350, которое расположено снаружи колбы 352 лампы, и ламповый узел 310 не содержит внешнюю колбу. Колба 352 лампы вмещает электроды 336а-b, и требуемый электроразрядный газ, например, пары ртути. Вторичная обмотка 314, конденсатор 316 и любой требуемый пусковой механизм (так