[实用新型]压电式陶瓷升压器

说明书

本实用新型属电光源技术领域，是将压电材料应用于人工光源的一种压电式陶瓷升压器。

众所周知，物体发光可分为两种，一种温度放射发光，一种为冷发光。冷发光有多种形式，可用于照明的主要有电场发光和光子激发发光。电场发光是电流通过某种气体产生放电现象而发光，例如霓虹灯。光子激发光是分子或原子受到光线、紫外线、X射线等的刺激，吸收其中某一部分波长的电磁波，然后将其一部分或全部能量转变为更长波长的光线放出。目前人工光源均是利用上述一种或一种以上的发光机理，例如月光灯可以说是上述电场发光的综合利用，又如白炽灯是靠高温辐射而发光。

人工光源中利用电场发光的日光灯等开始起动时必须加以高压，因此，都应附有起动装置，如镇流器、启动器等。其目的在于使日光灯内的灯丝通以电流而供给大量自由电子，并产生瞬时高压，以激励电子高速奔驰，产生放电；放电开始后马上将灯管两端的电压降低，并将灯丝电流切断。这种起动装置一般体积大、质量重、工作温度高、放电效率差、功率浪费大，且易受无线电干扰和放电干扰。另外，由于电极上的发射物质因过度激发而易在灯管两端产生暗区，影响灯的使用寿命。

本实用新型的目的在于提供一种使电极不致过度激发，温度不升高，可减少功率浪费，延长使用寿命的人工光源升压装置。

本实用新型设计的人工光源升压装置是一种压电式陶瓷升压器。它有一略呈长方形的陶瓷压电片，利用其压电原理的电机效应和机电效应将输入的电压转换成上述人工光源启动及工作电压；有一对输入端，设置于上述陶瓷压电片的一端，以便电压信号的输入；有一输出端，设置于上述陶瓷压电片的另一端(相对于设置输入端的那一端)；有一放射电极，为上述输出端的进一步延伸，供放出自由电子并进而激励电子高速奔驰产生放电。图1为其基本结构形式。

本实用新型设计的压电式陶瓷升压器主要是利用压电材料的电机、机电效应，以便提供不同强度不同频率的电压，并藉放电电极输出，激发工作介质电子产生放电现象而发出不同频率的人工光源。

上述压电原理，其基本理论是当某些物质(如陶瓷的、晶体的或其它)被加压而变形时会产生电压，即机电转换特性；而当对这些物质外加一个电压，亦会发生变形而在表面产生压力，此即电机转换特性，利用此压电材料的电机、机电转换特性，配合有关振动部件、发电部件电极极化设计，由输入电压使压电片处在共振状态，由正压电效应，将高应变转换成电压输出达到变压的效果。图2为其原理图。输入端以IN表示，在输入端箭头表示压电产生的振动，另一端为输出端，以OUT表示，箭头表示因振动而在输出端产生的电压。如此，经由输出端的电压可藉不同的陶瓷配方来确定共振频率的共振点，而输入的电压、频率可由一个晶片来管理。实验证明，压电式陶瓷变压器可确保95％以上的高效率，而一般线圈漏磁变压器，其效率为70-80％。

由本实用新型设计的人工光源用压电式陶瓷升压器具有如下一些突出优点而可替换目前的放电灯变压器：

1．薄型化。线圈变压器的厚度的减少有一定的极限，而且，薄型线圈变压器制作难度较高，价格昂贵。而压电式陶瓷升压器的厚度可远低于线圈变压器的极限，其体积小、重量轻。

2．转换效率高。通常的线圈变压器的转换效率一般在85％以下，而压电式陶瓷变压器的转换效率确保在95％，具有绝对优势。

3．生产成本低。压电陶瓷片的制作，电极的处理等工艺简单，成本相当低，因此，压电升压器在价格上具有竞争性。

4．使用本压电式陶瓷升压器，可避免原来放电灯管因电极上发射物质的过度激发而导致的灯管端部的暗区的发生，工作温度不会升高，可减少功率浪费，可延长灯的使用寿命。

本实用新型设计的压电式陶瓷升压器，基本上可适用于任何一种运用前述发光原理的人工光源，例如：水银灯、碳弧灯、高压水银灯、低压钠灯、日光灯、杀菌灯、环型灯、捕蚊灯、氙气灯、复金属灯、复金属陶瓷放电灯、三波长灯泡型日光灯等，以及其它水族、栽培等不同应用场合的人工光源。

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型。

图1为压电式陶瓷升压器的基本结构图。

图2为压电式陶瓷升压器的原理图。

图3为日光灯应用陶瓷升压器的结构图。

图4为金属卤化物灯应用陶瓷升压器的结构图。

图5为图4中电极放大图。

图6为普通照明灯泡应用陶瓷升压器的结构图。

图7为图6中电极放大图。