氖放电灯工作过程的控制方法技术

介绍了一种操作汽车停车氖灯工作过程的方法。调节灯压，再控制电源的频率和脉冲宽度，可以提高灯的效率，同时使灯的色度向符号合汽车标准的方向偏移。这样做的结果是制成一个小而效率高的光源，光源的光可加以反射和聚焦，光的颜色适宜作汽车警戒灯用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电灯，特别涉及稀有气体放电灯。更具体地说，本专利技术涉及氖放电灯工作过程的一种控制方法。汽车停车灯通常是安置在反光罩内红色透镜后面的钨丝灯。反光罩将所有或大部分的光引向透镜，使其透过透镜，但发射出去的只是光的红色部分。从本质上来说，滤光作用一定会降低这种设计的能量利用率。一般尾灯，当白光灯提供给红色滤光片的光能过强时，会出现热点。在偏离热点处，灯光显得缺少白色或黄色，变得更红，同时光强减弱。因此一般汽车停车灯的光，其颜色和强度横贯其车灯表面变化着。这些变化在汽车设计人员看来很不美观。因此，普遍都要求汽车停车灯具有一定的效率，而且特别要求汽车停车灯在光色和光强方面分布均匀。大家知道，氖灯能产生红光，因而有可能制成无需滤光片的汽车停车灯。但有一些问题应该解决。一般氖标志灯采用直径1厘米或2厘米的长管，里面装有漫射的氖气等离子体光源。这类灯的耗电量小，输入电压一般为1100-1200伏，电流只有几个毫安。这类灯发出的光是漫射的，光强低，色度不符合汽车的技术标准要求。为达到适用的能见度，光必须经过反射和聚焦，使其向下集中照射路面，但直径有1-2厘米的漫射光源是不能使其有效反射或聚焦的。因此需要有一个直径小、光强高的氖停车灯。窄管氖灯是大家都知道的。这种灯的管径可能只有几个毫米，电极都很小，输出功率非常低。这些灯用在艺术广告中，原本就是按只有几英尺的观测距离设计的。小直径灯管产生的光量不足，用在汽车上时产生的能见度不够。另一种作法是，可以将窄的中心管与封包着大型电极的宽阔端部连接起来。电极较大，是可以提高所供应的电能的，而且不会未到时间就腐蚀，但电极较大会在灯的端部形成大的暗点。电极大而暗的端部在汽车设计人员们看来不美观。SAE(美国汽车工程师学会)规定了可用作停车和警告照明的特殊红色光。一般氖标志灯发出的光太橙，不能满足SAE的要求，因此需要有一个在光色上满足SAE的色度要求的氖灯。一般氖灯为简化启动过程加了水银，但装有水银的灯在寒冷的环境中很难启动。因此需要有一个无水银而符合SAE色度要求的氖灯。下列美国专利介绍了现有技术的一些实例。1938年7月12日专利权授予L.J.Bristow等人关于光线医疗器械的美国专利2，123，709介绍了用以治疗探测体腔的折叠式窄氖管。1959年2月17日专利权授予G.F.Klepp等人关于电气体放电管的美国专利2，874，324介绍了一种压力约25毫米汞柱的氖放电装置。通过选择装置外壳的大小和灯压，装置的电压可调节得足以补偿装置中因温度引起的特性曲线变化的最佳状态。1988年12月20日专利权授予Valery A. Godyak关于控制放电灯的工作过程以获取正伏安特性的系统和方法的美国专利4，792，727介绍了一种用灯座电子加热电流和出现时间比气体扩大散时间还快(例如一般约1微秒)的附加脉冲电离流下工作的气体放电灯。该专利建议采用频率为3333赫的激励波和1微秒的脉冲宽度。灯的工作电流为264毫安。1992年12月10日专利权授予Takehiko Sakurai等人关于稀有气体放电荧光灯装置的美国专利5，072，155公开了一种亮度和效率都高的复印机灯。Sakurai建议在充有氙、氩或氪气的灯中采用脉冲电源，其中脉冲周期小于150微秒，周期时间大于脉冲的5%，以防电极溅射变质，且小于脉冲周期的70%，以便有能量输入时使光输出达最大值。上述气体能发射出激发荧光被覆层以产生可见光的紫外线。本专利技术的汽车停车氖灯，内径小于或等于5毫米，里面充有加压至50～220乇的氖气，这种氖灯加上频率10～20千赫(或更高)、脉冲持续时间5～20微秒的脉冲直流电流就可以有效地工作，发出可见光，同时保持灯光的色度在汽车照明的红光适当区。附图说明图1示出了汽车停车氖灯一个最佳实施例的部分剖视图。图2示出了在不同压力下容许的SAE红光区和氖灯色度图表。图3示出了氖灯在不同的长度和压力下根据实验计算出的寿命线恒定的最佳长度/压力关系曲线。图4示示了三个波形在不同频率下产生的每瓦烛光的最佳计算曲线拟合。图5示出了在不同脉冲宽度和不同频率下工作的灯的每瓦烛光的最佳计算曲线拟合。图6示出了在不同的脉冲宽度和不同频率下工作的灯的每瓦烛光的三维曲线。图1示出了汽车停车氖灯的一个最佳实施例部分剖开的示意图。汽车停车氖灯10是由管形外壳12、第一电极14、氖气充填料22和第二电极24装配成的。管形外壳12可以由硬玻璃或石英制成细长管的通常形状。在最佳实施例中，外壳材料的选择很重要。一般的氖标志灯，压力低，放电强度小。外壳的管件由易于形成所要求的标志的弯曲主体或形状的铅或石灰玻璃制成。接着将这些弯管充以填充料并密封。这些玻璃在放电强度更强的更高温度下工作时会将铅或其它化学物质散发到所封包的空间中。于是玻璃失去光泽或发暗，或者气体的化学性能变了，从而使灯有颜色变了。另一方面，采用纯石英是不容许的，因为纯石英的晶体结构使氖能渗透出石英。氖的漏泄取决于灯温和气体压力，因此灯的压力越高时，氖漏泄得越快，从而使压力和颜色都发生变化。氖漏泄时还会在光和电气方面发生变化。因此，理想的玻璃应该是不失去光泽或在工作温度下不漏气，而且还应该能阻止氖通过外壳壁漏出。适用的一种玻璃是硅酸铝玻璃，这种玻璃可由Corning玻璃厂供应，一般叫做1724型玻璃。一般认为，1724硬玻璃阻止氖损耗的性能接近最佳状态。外壳12的内径16可取2.0～10.0毫米的范围，较理想的内径16约为3.0毫米。内径与灯的工作情况有关。举例说，若内径小于工作温度下氖离子的平均自由程的一倍或两倍，则壳壁会吸收全部予等离子体的能量。于是启动和保持灯工作所需要的电压就过量了。若壳壁较大，例如，为氖离子平均自由程距离的许多倍，则氖离子能将离开等离子体心核足够长的距离以产生附加频率。于是壳壁不吸收剩余的发射，且不起压制二次发射电子的作用(发白炽光)。壳壁较理想的厚度18可取1.0～3.0毫米的范围，最好在1.0毫米左右。这时外径25可取4.0～16毫米的范围，最好取5.0毫米。管形外壳的总长度取12.7～127厘米(5～50英寸)的范围。总长度可由设计人员自己选用。管形外壳12的一端是第一密封端。第一密封端中封装有第一电极14。较理想的密封端是将第一电极14装在硬玻璃材料中的压式密封圈。第二密封端位于管形外壳12的另一端。第二密封端可取基本上与第一密封端同样的结构，以类以的方式装入第二电极24。电极效率和电极的持久性对整个灯的性能很重要。较理想的电极的区别特征在于，其发射率预料可在高温下在灯的较长使用寿命中发挥作用。经外壳的密封空间中可以插入一个钼棒式电极，电极棒内端的四周围安置和支撑有一个杯形件。杯形件可以由钼、镍或钽制成，呈轧制圆筒体的形状。本申请人更示于采用管形的金属截面。将金属管卷绕或焊接到电极棒上可以更容易制取杯形件。一般认为，钽耐久性最大，镍则最易于加工以进行测试。从商业的角度看，一般认为选用钼合理些。电极尖端与杯形件内壁之间的部位可被覆上或充以最好逸出功低于杯形件的导电材料。填充材料最好是逸出功低的电子发射体的组成物，也可以是个消气剂。较理想的电子发射体是氧化铝和锆组成的消气材料，叫做Sylvania 8488。这种材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作氖气压力高于１０乇的、且其中无水银的氖气放电灯的方法，其特征在于，它包括下列步骤：施加足够电场强度的直流脉冲来引出电子使氖气电离，所述脉冲的持续时间在５～２０微秒的范围，提供频率在５～５０千赫的范围。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD詹纳托，小HL罗思韦尔，RH科尔本恩，
申请(专利权)人：奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]