專利名稱：徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，屬于電光源技術(shù)領(lǐng)域，主要用于直流熒光燈。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決交流熒光燈的頻閃和高頻電磁輻射的危害問題，以本申請人為主，研制出一種無頻閃、無電磁輻射的節(jié)能直流熒光燈系列產(chǎn)品并申請和獲得了我國專利。但直流熒光燈面臨的世界性的最大技術(shù)難題之一就是熒光燈管通過直流電流時要產(chǎn)生“電泳效應(yīng)”，(即當(dāng)燈管通過直流電流時，汞離子會從陽極向陰極移動，使陽極端因缺少汞離子激發(fā)熒光粉發(fā)光而變暗)特別是高電壓、長直流熒光燈管當(dāng)通過較大的電流時，幾個小時甚至幾十分鐘之后便會產(chǎn)生“電泳效應(yīng)”。為解決此問題，以本申請人為主又發(fā)明了“高效節(jié)能直流熒光燈”并獲95110328．8號專利，該燈是采用調(diào)換燈管極性的方法來消除“電泳效應(yīng)”的，它可以做到在80～100小時內(nèi)不產(chǎn)生“電泳效應(yīng)”。但是每次開燈時都必須通過極性轉(zhuǎn)換開關(guān)交換一次陰、陽極的極性，不僅操作麻煩，而且在有些情況下用這種方法就很困難。如安裝高度離地面較高，功率又較大如40W的工業(yè)照明直流熒光燈，要使其4個接頭同時轉(zhuǎn)換，不僅電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且可靠性差，成本也過大。
本發(fā)明的目的在于提供一種既能從改進直流熒光燈管及其附件自身結(jié)構(gòu)(包括管內(nèi)所充惰性氣體的種類、比例和總壓強等在內(nèi))入手來徹底消除直流熒光燈管通過直流電流時所產(chǎn)生的“電泳效應(yīng)”，又能延長燈管的使用壽命，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝使用均方便的徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法。
根據(jù)汞離子、汞原子在直流放電場中的運動規(guī)律和汞離子“電泳效應(yīng)”的機理，針對現(xiàn)有技術(shù)特別是本申請人的95110328．8號專利技術(shù)中所存在的主要問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思是在95110328．8號專利技術(shù)中所述的直流熒光燈管及其附件的基礎(chǔ)上加以實質(zhì)性的改進。即通過改變原直流熒光燈管內(nèi)陰、陽極在燈管兩端的相對位置和它們的結(jié)構(gòu)來改變汞離子、汞原子的運動規(guī)律，也就是把直流熒光燈管的冷點設(shè)在陽極后面的燈管底部，這樣當(dāng)有過量的汞存在時，就會在此處聚集(凝結(jié))，能永保陽極末端有汞原子的存在；而陰極端的燈絲卻要盡可能地靠近燈管底部，不讓多余的汞在此陰極加熱區(qū)聚集；陰極改用短芯柱(或平板芯柱)的三螺旋燈絲外加L形金屬保護環(huán)片；而陽極則改為不涂電子粉且比陰極體積(功率)大的燈絲狀或接收面積盡可能大的平板狀或圓環(huán)狀中的任一種形狀，如此既可降低陽極位降，又可降低陽極的溫度。為了保持直流熒光燈管的陰極端的溫度始終高于陽極端的溫度，還可在燈管陰極端陰極部位的內(nèi)外任一管壁上涂一層透光的紅外反射薄膜(保溫層)以免陰極端燈絲所產(chǎn)生的熱量很快散失掉，從而使熒光燈管的陰極端的溫度始終高于陽極端，而且能保持一定的溫度差。同時還可以在直流熒光燈管的陽極端陽極后面的適當(dāng)位置如陽極末端排氣管內(nèi)或者陽極引線靠陽極近旁，放置足夠的如金屬銦等之類的吸汞材料，當(dāng)燈管工作時隨著溫度的慢慢升高，將該材料所吸收的汞逐漸釋放出來，以彌補陽極端汞的不足，當(dāng)燈管停止工作時，隨著燈管溫度的下降又將燈管內(nèi)的汞汽再吸收回該吸汞材料內(nèi)，這樣不僅能消除“電泳效應(yīng)”，而且還可使燈管容易啟動。此外還可在直流熒光燈管的燈罩下面加裝一個透光率高的保溫密封罩，使整體直流熒光燈管在較高溫度的封閉環(huán)境內(nèi)工作；或者改變直流熒光燈管內(nèi)所充惰性氣體的種類、比例和總壓強，即在其它光電參數(shù)允許的情況下再往已充的氬惰性氣體中以體積計加充惰性氣體總量的20～60％的對汞離子遷移率小的氪或氙等惰性氣體。從而實現(xiàn)發(fā)明目的。
本發(fā)明所述的徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，其特征在于該方法可依燈管長度、管徑、通過燈管的電流大小和功率的不同單獨和／或同時改變燈管及其附件的下列構(gòu)造(1)改變直流熒光燈管的陰、陽極在燈管兩端的相對位置和陰、陽極的結(jié)構(gòu)，以便把直流燈管的冷點設(shè)在陽極后面的燈管底部，即陰極端的燈絲離燈管底部比陽極離燈管底部的距離較近，不讓多余汞在陰極底部聚集而聚集(凝結(jié))在陽極端的燈管底部；(2)在直流熒光燈管陰極端陰極部位的內(nèi)外任一管壁上涂一層透光的紅外反射薄膜；(3)在陽極末端排氣管內(nèi)和／或陽極引線靠陽極的近旁放置吸汞材料；(4)在直流熒光燈管的燈罩下面加裝一個透光率高的保溫密封罩；(5)在其他光電參數(shù)允許的情況下依體積計在燈管內(nèi)加充總惰性氣體體積的20～60％的對汞離子遷移率小的氪和／或氙惰性氣體，并且保持其總壓強在300～800Pa范圍內(nèi)。
上述的(1)改變直流熒光燈管的陰、陽極的結(jié)構(gòu)，是指陰極改為短芯柱或者平板芯柱的三螺旋燈絲外加L形或者橢圓形金屬保護環(huán)片，而陽極則改為不涂電子粉且比陰極體積(功率)大的燈絲狀或接收面積盡可能大的平板狀或者圓環(huán)狀中的任一種。
上述的(4)在直流熒燈管的燈罩下面加裝一個透光率高的保溫密封罩，只能與上述的(3)在陽極末端排氣管內(nèi)和／或陽極引線靠陽極近旁放置吸汞材料和(5)在其他光電參數(shù)允許的情況下再依體積計往燈管內(nèi)加充總惰性氣體體積的20～60％的氪和／或氙惰性氣體并用，而不能與上述的(1)改變直流熒光燈管的陰，陽極在燈管兩端的相對位置和陰、陽極的結(jié)構(gòu)，和(2)在直流熒光燈管陰極端陰極部位的內(nèi)外任一管壁上涂一層透光的紅外反射薄膜并用。
本發(fā)明的突出優(yōu)點是，既能從改進直流熒光燈管及其附件自身結(jié)構(gòu)入手來徹底消除直流熒光燈管的“電泳效應(yīng)”解決了這一世界性的技術(shù)難題，有利于直流熒光燈的進一步推廣應(yīng)用；又能延長燈管的使用壽命，而且改造后的熒光燈電路結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝使用均方便，尤其是容易啟動。
本發(fā)明的最佳實施例之一以替代普通40W交流熒光燈管，且任以220V或者110V交流電源供電，經(jīng)整流、濾波后輸出的直流電壓，直接點燃的40W直流熒光燈管為例。該燈管的長度與普通40W交流熒光燈管完全相同，即符合國標(biāo)GB10682-89有關(guān)長度之規(guī)定，其燈管直徑為T12的φ38mm，(還可取φ32mm的T10和φ26mm的T8等)即L／φ＞15，并有較大的直流管壓降(90V～140V)的長燈管型(但每一規(guī)格的熒光燈管的直流管壓降變化很小)且通過燈管的電流大于300mA。為了徹底消除這類長燈管型高功率大電流所產(chǎn)生的“電泳效應(yīng)”，其陰極燈絲取大功率三螺旋并帶有L型金屬保護環(huán)片，陽極則用平板形，并且其接收電子的面積盡可能大，這樣不僅可降低陽極位降，而且還可降低陽極的溫度。燈管的陰極(燈絲)離燈管底部比陽極離燈管底部的距離近，且在陽極和燈管底部之間設(shè)有熱反射屏，即燈管的冷點設(shè)在陽極端的燈管底部，這樣燈管中過量的汞都凝結(jié)在溫度最低的陽極端的燈管底部，保證陽極端始終有汞存在，自然就不會再有“電泳效應(yīng)”。與此同時還可在陽極末端的排氣管內(nèi)放置一些銦絲和在燈管陰極底端燈絲附近的燈管外壁上涂一層透光的紅外反射薄膜。對于T8型細燈管，直流管壓降在100V以上的，還可在燈管加工排氣時加充總惰性氣體體積的50％左右的氪氣，總壓強要符合直流管壓降的要求，即約400Pa。
本發(fā)明的最佳實施例之二以220V或110V直流電壓直接點燃的16～28W的緊湊2D型長燈管，其燈管長度L=50cm～90cm，管徑φ=1．4cm～2cm，L／φ＞15，直流管壓降90～130V(但每一規(guī)格的熒光燈管的直流管壓降變化較小，約±5V)通過燈管的直流電流140～300mA，其陰極選用大功率、低阻值的三螺旋燈絲，并帶L形保護環(huán)片且離燈管底部較近。陽極選用不涂電子粉且比陰極燈絲體積(功率)大的燈絲，離燈管底部較遠，在陽極端的排氣管內(nèi)裝有粒狀吸汞材料銦，并按體積計加充總惰性氣體體積的40％左右的氙氣。充氣總壓強應(yīng)符合燈管壓降的要求，即約500Pa。
本發(fā)明的最佳實施例之三是以交流220V或110V電源供電，經(jīng)整流、濾波輸出直流電壓直接點燃的9W～16W的緊湊長管單U型燈管，其燈管長度L=40cm～50cm，管徑φ=1．0cm～1．4cm，L／φ＞15，直流管壓降80V～120V，通過燈管的直流電流為100mA～160mA，陰極用三螺旋燈絲，陽極用不涂電子粉比陰極體積(功率)稍大的燈絲，陰、陽極距燈管底部的距離一樣，在陽極末端的排氣管內(nèi)裝吸汞材料絲狀銦，并在其燈罩下面加裝高透明材質(zhì)的保溫密封罩。還可在充氬氣時，加充氪氣。
作為本實施例的變更1、各實施例中陰極燈絲外所加的保護環(huán)片的形狀既可為L形亦可為橢圓形；而陽極的形狀則可為比陰極體積(功率)大的燈絲狀或接收面積盡可能大的平板狀或者圓環(huán)狀中任一種；2、各實施例中能用改變其中之一的結(jié)構(gòu)和位置就徹底消除了燈管電泳效應(yīng)的，就不必再改變其余的結(jié)構(gòu)和位置；3、各實施例中所加充的氪和氙氣可以互換，亦可以它們等比混合的氪和氙混合氣體替換，所占比例依體積計可在20～60％內(nèi)變化；4、實施例二中燈管亦可為單U型或雙U型等；5、實施例三中燈管還可為H型。
6、實施例1中的燈管除40W外，還可用于其它瓦數(shù)如30W、60W等。
7、各實施例中陰極短芯柱和平板芯柱可以交換，其外加的L形與橢圓形金屬保護環(huán)片可互換而陽極燈絲狀與平板狀或者圓環(huán)狀的亦可互換。
權(quán)利要求
1.一種徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，其特征在于該方法可依燈管長度、管徑、通過燈管的電流大小和功率的不同單獨和／或同時改變燈管及其附件的下列構(gòu)造(1)改變直流熒光燈管的陰、陽極在燈管兩端的相對位置和陰、陽極的結(jié)構(gòu)，即陰極端的燈絲離燈管底部比陽極離燈管底部的距離較近；(2)在直流熒光燈管陰極端陰極部位的內(nèi)外任一管壁上涂一層透光的紅外反射薄膜；(3)在陽極末端排氣管內(nèi)和／或陽極引線靠陽極的近旁放置吸汞材料；(4)在直流熒光燈管的燈罩下面加裝一個透光率高的保溫密封罩；(5)依體積計在燈管內(nèi)加充總惰性氣體體積的20～60％的氪和／或氙惰性氣體，并且保持其總壓強在300～800Pa范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，其特征在于上述的(1)改變直流熒光燈管的陰、陽極的結(jié)構(gòu)，是指陰極可改為短芯柱的三螺旋燈絲外加L形金屬保護環(huán)片，而陽極則改為不涂電子粉且比陰極體積大的燈絲狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，其特征在于上述的(1)改變直流熒光燈管的陰、陽極的結(jié)構(gòu)，是指陰極還可改為平板芯柱的三螺旋燈絲外加橢圓形金屬保護環(huán)片，而陽極還可改為接收面積較大的平板狀或者圓環(huán)狀中的任一種形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法，其特征在于上述的(4)在直流熒燈管的燈罩下面加裝一個透光的保溫密封罩，只能與上述的(3)在陽極末端排氣管內(nèi)和／或陽極引線靠陽極近旁放置吸汞材料和(5)依體積計往燈管內(nèi)加充總惰性氣體體積的20～60％的氪和／或氙惰性氣體并用。
全文摘要
一種徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”的方法,屬電光源技術(shù),用于直流熒光燈。其特征是該方法包括單獨和/或同時改變燈管的陰、陽極在燈管兩端的相對位置及其結(jié)構(gòu)、在燈管陰極端內(nèi)外任一壁上涂透光的紅外薄膜、在陽極末端排氣管內(nèi)放置吸汞材料、在燈罩下面加裝透光率高的保溫密封罩和按體積計加充總惰性氣體20～60%的氪、氙氣。具有能徹底消除直流熒光燈管“電泳效應(yīng)”,解決了一大世界性難題,延長燈管壽命,結(jié)構(gòu)簡單,造價低等優(yōu)點。
文檔編號H01J61/72GK1280381SQ0011127
公開日2001年1月17日 申請日期2000年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者余希湖 申請人:余希湖