專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低壓氣體放電燈，其包括放電容器和至少兩個(gè)彼此間隔開(kāi)的電容耦合結(jié)構(gòu)，該放電容器具有優(yōu)選為5mm或更小的小直徑，而每一個(gè)電容耦合結(jié)構(gòu)至少由電介材料的圓筒管形成，該圓筒管的外表面設(shè)置有噴敷金屬。已知的氣體放電燈包括一具有填充氣體的容器，氣體放電發(fā)生在該容器中，并且通常具有兩個(gè)固定地密封在該放電容器中的金屬電極。第一電極向放電提供電子，并且電子又通過(guò)第二電極排放到外電流電路。電子的供應(yīng)通常借助于輝光發(fā)射(熱電極)來(lái)形成，但是，或者其可以在強(qiáng)電場(chǎng)中通過(guò)發(fā)射來(lái)產(chǎn)生或直接通過(guò)離子轟擊(離子感應(yīng)的二次發(fā)射)(冷電極)來(lái)產(chǎn)生。
在電感工作模式中，電荷載流是在氣體容積中通過(guò)高頻交流電磁場(chǎng)直接形成的，(在低壓氣體放電燈的情況下該高頻通常高于1MHz)。電子在放電容器中沿閉合軌跡移動(dòng)，并且在這種工作模式中沒(méi)有常規(guī)的電極。在電容工作模式中，電容耦合結(jié)構(gòu)用作電極。這些電容式電極通常由絕緣體(電介體)形成，該電極在一側(cè)導(dǎo)電接觸以便進(jìn)行氣體放電，并且在另一側(cè)(例如借助于金屬觸點(diǎn))與外電流電路導(dǎo)電接觸。當(dāng)交流電壓施加到電容式電極上時(shí)，交流電場(chǎng)形成，并且電荷載體沿相關(guān)的線性電場(chǎng)移動(dòng)。在(f＞10MHz)高頻范圍內(nèi)，因?yàn)樵谇耙环N情況下電荷載體也在整個(gè)氣體容積中產(chǎn)生，所以電容式燈類(lèi)似于電感式燈。電介電極的表面特性在此不太重要(所謂的α放電模式)。在較低頻率時(shí)，電容式燈改變其工作模式，并且對(duì)于放電重要的電子必須首先在該電介電極的表面處發(fā)射出來(lái)，并且必須在所謂的陰極壓降區(qū)域中成倍增加，以便保持持續(xù)的放電。因此電介材料的發(fā)射特性對(duì)于燈功能來(lái)說(shuō)是決定因素(所謂的γ放電模式)。
在許多應(yīng)用場(chǎng)合中有利的是，具有小直徑(優(yōu)選為5mm或更小)的熒光燈并且每單位燈長(zhǎng)度獲得盡可能大的光量(流明每厘米)。而且，在絕大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合中對(duì)于燈需要高的開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性。特別是在例如用于液晶顯示器的背光照明的情況下尤其如此。一方面由于結(jié)構(gòu)原因，另一方面由于這種類(lèi)型的燈的小直徑導(dǎo)致放電容器的內(nèi)表面的黑化加劇，這又反過(guò)來(lái)縮短了燈壽命，所以熱陰極燈不能實(shí)現(xiàn)上述情況。
直到近來(lái)，發(fā)現(xiàn)小的燈直徑(5mm或更小)的熒光燈只能在工作頻率高于1MHz的冷陰極燈形式或電容式氣體放電燈形式中可能實(shí)現(xiàn)。冷陰極燈可在低頻率(30-50Hz)下工作并且因此僅展示出小的電磁輻射。然而，在這種燈中放電電流受到較大程度的限制，(限制為最大約10mA)。這一方面是由于在較大的放電電流的情況下電極材料的濺射非常強(qiáng)烈所造成的。另一方面，對(duì)于防止電極局部強(qiáng)烈受熱以至于發(fā)生熱發(fā)射，熱發(fā)射還導(dǎo)致非常強(qiáng)烈的陰極濺射，因此電流限制是必需的。由于融化而除去的電極材料在放電容器內(nèi)沉積，這導(dǎo)致燈的快速黑化。
在工作頻率f＞1MHz的電容式放電燈中，高的工作頻率與燈中的高電流密度(強(qiáng)電流、小的燈直徑)結(jié)合導(dǎo)致了強(qiáng)烈的電磁輻射。不得不采取大量的措施以便限制該電磁輻射。因?yàn)楣β室噪娙莘绞今詈?，所以工作頻率在向大約1MHz的下方向上受到耦合表面的電容的限制。
EP-A-1043757描述了一種帶有電容耦合結(jié)構(gòu)的氣體放電燈。其目的在于提供一種民用家用的、不需要啟動(dòng)器電子裝置的、使用公用電源的帶有電容耦合結(jié)構(gòu)的氣體放電燈。依據(jù)該公開(kāi)的專(zhuān)利，這是通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇電介飽和極化強(qiáng)度和電介體的有效表面區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)的。該公開(kāi)專(zhuān)利不涉及直徑優(yōu)選為5mm或更小并具有高的光輸出的氣體放電燈。
研究表明關(guān)于電介體而言，對(duì)于獲得小直徑(優(yōu)選為5mm或更小)和高的光輸出的低壓氣體放電燈來(lái)說(shuō)，該電介體的厚度與該電介體與頻率的乘積之間的比率是重要的。該氣體放電燈可適當(dāng)?shù)赜蓭в谐Ｒ?guī)填充氣體的透明放電容器形成，并且可在交流電源的頻率f下工作。該放電容器的材料和該填充氣體可選擇成對(duì)應(yīng)于所產(chǎn)生的輻射的所需光譜。特別是，放電容器可設(shè)置有熒光層，因此該燈可發(fā)射在特定頻率范圍內(nèi)(例如在紫外范圍內(nèi))的輻射光。存在有至少兩個(gè)相互分開(kāi)的電容耦合結(jié)構(gòu)。該電介體可由一個(gè)或多個(gè)層形成。該燈適于在放電電流大于10mA的情況下工作，在這種情況下只出現(xiàn)小的電磁輻射。這種氣體放電燈的應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛。一個(gè)重要的應(yīng)用例如是作為液晶顯示器的背光照明。
本發(fā)明涉及后一種的氣體放電燈。然而為了實(shí)現(xiàn)實(shí)用性，進(jìn)一步解決了電氣、機(jī)械、和熱方面的問(wèn)題。在EP-A-1043757描述的氣體放電燈中，由電介材料的圓筒管形成的電容耦合結(jié)構(gòu)設(shè)置有噴敷金屬(metallization)，例如導(dǎo)電的銀漿料。導(dǎo)電體焊接到該層上，以便連接到外電流源上。然而這種電連接出現(xiàn)了問(wèn)題并且不適于大規(guī)模制造。
本發(fā)明的第一目的在于提供該問(wèn)題的解決方案。依據(jù)本發(fā)明，這通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即，每一電容耦合結(jié)構(gòu)的電連接部由內(nèi)直徑小于電介材料圓筒管的外直徑的彈性?shī)A緊元件形成，而彈性?shī)A緊元件由容易軟焊和/或焊接的耐熱材料構(gòu)成，并且該彈性?shī)A緊元件通過(guò)使用夾緊力至少包圍電介材料的圓筒管的噴敷金屬的一部分，以便形成大量的觸點(diǎn)，而該彈性?shī)A緊元件的端部朝向離開(kāi)放電容器的方向，該彈性?shī)A緊元件的端部借助于焊接或軟焊固定到導(dǎo)電線上。
這種接觸連接在機(jī)械和電氣方面是可靠的，并且適于大規(guī)模制造。圍繞電介耦合結(jié)構(gòu)的該彈簧夾緊元件可以以不同方式來(lái)構(gòu)造成。一個(gè)可行的結(jié)構(gòu)例如是夾緊的螺旋彈簧，其設(shè)置有圍繞該圓筒電介管的噴敷金屬的觸點(diǎn)，并且導(dǎo)電體軟焊到該螺旋彈簧上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該彈性?shī)A緊元件由包圍該耦合結(jié)構(gòu)的彈性封閉夾形成，該耦合結(jié)構(gòu)帶有沿該耦合結(jié)構(gòu)的縱向延伸的肋，該封閉夾的兩個(gè)端部通過(guò)設(shè)置有槽口的夾緊件來(lái)互連，而該導(dǎo)電線固定到該夾緊件上。
這種結(jié)構(gòu)不僅導(dǎo)致形成非常可靠的電接觸，而且另一優(yōu)點(diǎn)在于該封閉夾的肋確保了有利的散熱，這有利于延長(zhǎng)燈的壽命。
該彈性封閉夾例如由銅、黃銅、或彈簧鋼制成。設(shè)置有槽口的該夾緊件優(yōu)選由銅或黃銅制成，導(dǎo)電體容易固定到其上。
依據(jù)本發(fā)明的該低壓氣體放電燈非常適于容納在形成反射器的殼體中。該燈因此非常適于用于液晶顯示器的背光照明。
有利的是，該反射器形成為鋁制的細(xì)長(zhǎng)槽道，包括該耦合結(jié)構(gòu)和該封閉夾的該燈的該端部在該反射器的相應(yīng)端部?jī)?nèi)封裝在導(dǎo)熱且絕緣的合成樹(shù)脂中。
通過(guò)使合成樹(shù)脂由填充有50％的三水合化鋁的聚氨酯構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)了特別好的散熱。
本發(fā)明參照實(shí)施例結(jié)合以下附圖詳細(xì)描述，在附圖中

圖1示出了帶有電容耦合結(jié)構(gòu)的低壓氣體放電燈；圖2示出了圖1所示的放電燈的端部，其中電連接部的形式為夾緊封閉夾；圖3示出了在反射器中設(shè)置有該夾緊封閉夾的該氣體放電燈；和圖4示出了在該反射器內(nèi)封裝在合成樹(shù)脂中的該放電燈的端部。
在圖1中，示出了電容式氣體放電燈，(僅僅是示例性的，本發(fā)明不限于此)，該放電燈還設(shè)置有依據(jù)本發(fā)明的量度器。玻璃管1作為放電容器并且設(shè)置有熒光體層，以便該燈可在紫外光范圍內(nèi)發(fā)射輻射光線。該玻璃管1具有3mm的內(nèi)直徑、4mm的外直徑、40mm的長(zhǎng)度，并且填充了50mbar的Ar和5mg的Hg。電容耦合結(jié)構(gòu)在兩端由電介材料的圓筒管2形成，(該電介材料為陶瓷氧化物，例如BaTiO3，SrTiO3，或PbZrO3)。電介圓筒2具有稍小于3mm的外直徑、0.5mm的厚度、14mm的長(zhǎng)度。電介圓筒2在一側(cè)借助于玻璃熔接過(guò)程連接到玻璃管1上，并且在另一側(cè)使用玻璃密封件3以真空密封的方式封閉。例如為銀漿料的導(dǎo)電層設(shè)置在該電介圓筒上，并且觸點(diǎn)連接到其上。該燈借助于該觸點(diǎn)連接到外電流源上。該外電流源在該實(shí)施例中可以由供應(yīng)40kHz、30mA的電流和大約350V的平均電壓的燈驅(qū)動(dòng)器電路來(lái)形成。該燈隨后在靜態(tài)工作時(shí)產(chǎn)生大約600流明的光通量。該驅(qū)動(dòng)器單元還包括用于使燈起弧的元件。靜態(tài)的氣體放電在起弧后形成。
圖1所示的氣體放電燈設(shè)置有電連接裝置。優(yōu)選的是，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注散熱部。該燈的經(jīng)濟(jì)耐久性需要這種電連接，并且該散熱部適于大規(guī)模制造。
圖2示出了該氣體放電燈的端部，該端部設(shè)置有優(yōu)選使用的連接裝置。對(duì)于本發(fā)明重要的是，圍繞包圍該圓筒管2的噴敷金屬來(lái)設(shè)置的彈性?shī)A緊元件用于該電連接。該彈性?shī)A緊元件可具有各種結(jié)構(gòu)，例如螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)。在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，該彈性?shī)A緊元件形成為通過(guò)使用夾緊力來(lái)包圍該耦合結(jié)構(gòu)2的封閉夾4。該封閉夾具有沿圓筒管2的縱向延伸的肋5。該彈性封閉夾4借助于夾緊件6使用夾緊力圍繞該耦合結(jié)構(gòu)2固定。該夾緊件由設(shè)置有槽口的金屬條形成，(槽口的加寬端部可在圖2中看到)。該彈性封閉夾4圍繞圓筒管2彎曲，并且該夾緊件6的槽口在該封閉夾的兩個(gè)端部之上被穿過(guò)，以便固定該封閉夾。該封閉夾的尺寸如此確定，即，使得借助于夾緊件6，在固定之后內(nèi)直徑(肋5的最內(nèi)端)小于圓筒管2的外直徑，以便通過(guò)肋圍繞圓筒管2形成與噴敷金屬接觸的大量觸點(diǎn)。導(dǎo)電線7此刻軟焊或焊接到夾緊件6上，而該導(dǎo)線連接到電流源上。
封閉夾4的材料優(yōu)選為銅、黃銅、或彈簧鋼。因?yàn)閷?dǎo)電線7可容易地軟焊到夾緊件上，所以?shī)A緊件6優(yōu)選為由銅或黃銅形成。該彈性封閉夾的形狀不僅在大規(guī)模制造中提供了該燈的可靠接觸連接，而且肋5還在相對(duì)較小的空間中提供大的表面積，這有利于散熱。
圖3示出了反射器的端部，該燈容納在該反射器中。反射器8優(yōu)選地由槽道形狀的鋁制件形成。一方面，鋁具有強(qiáng)的反射能力，而另一方面鋁有利于散熱。為了將該燈固定在該槽道8中，玻璃管1在鄰近該耦合結(jié)構(gòu)2的每一端部附近被一個(gè)盤(pán)(未示出)，該盤(pán)的外周邊與該槽道7的內(nèi)表面配合。該槽道7的端部均可由一個(gè)(未示出的)盤(pán)來(lái)封閉。
導(dǎo)熱且絕緣的合成樹(shù)脂9設(shè)置在位于槽道的每一端部處的盤(pán)之間的空間中，如圖4所示。該燈由此固定在反射器中，而該合成樹(shù)脂還有利于進(jìn)一步的散熱。
該合成樹(shù)脂優(yōu)選地由聚氨酯形成。為了提高散熱，該聚氨酯可由導(dǎo)熱且絕緣的填料來(lái)填充，該填料例如三水合化鋁。
以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。當(dāng)然，在后附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變型。
權(quán)利要求
1.一種低壓氣體放電燈，其包括放電容器和至少兩個(gè)彼此在空間上間隔開(kāi)的電容耦合結(jié)構(gòu)，該放電容器具有優(yōu)選為5mm或更小的小直徑，而每一個(gè)耦合結(jié)構(gòu)至少由電介材料的圓筒管形成，該圓筒管的外表面設(shè)置有噴敷金屬，其特征在于，連接到每一個(gè)耦合結(jié)構(gòu)上的電連接部由內(nèi)直徑小于該電介材料圓筒管的外直徑的彈性?shī)A緊元件形成，G該彈性?shī)A緊元件由容易軟焊和/或焊接的耐熱材料構(gòu)成，并且該彈性?shī)A緊元件通過(guò)使用夾緊力至少包圍該電介材料的圓筒管的噴敷金屬的一部分，以便形成大量的觸點(diǎn)，并且朝向離開(kāi)該放電容器的方向的該彈性?shī)A緊元件的端部借助于焊接或軟焊固定到導(dǎo)電線上。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，該彈性?shī)A緊元件由包圍該耦合結(jié)構(gòu)的彈性封閉夾形成，該耦合結(jié)構(gòu)帶有沿該耦合結(jié)構(gòu)的縱向延伸的肋，該封閉夾的兩個(gè)端部通過(guò)設(shè)置有槽口的夾緊件來(lái)互連，而該導(dǎo)電線固定到該夾緊件上。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，該彈性封閉夾由銅或黃銅制成。
4.如權(quán)利要求2所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，該彈性封閉夾由彈簧鋼制成。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，設(shè)置有槽口的該夾緊件由銅或黃銅制成。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，該燈容納在形成反射器的殼體中。
7.如權(quán)利要求6所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，該反射器形成為鋁制的細(xì)長(zhǎng)槽道，包括該耦合結(jié)構(gòu)和該封閉夾的該燈的該端部在該反射器的相應(yīng)端部?jī)?nèi)封裝在導(dǎo)熱且絕緣的合成樹(shù)脂中。
8.如權(quán)利要求7所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，所述合成樹(shù)脂包括填充有50％的三水合化鋁的聚氨酯。
全文摘要
一種帶有管狀放電容器的低壓氣體放電燈，其設(shè)置有兩個(gè)在其端部處間隔開(kāi)的電容耦合件，該放電容器具有優(yōu)選為小于5mm的小的內(nèi)直徑。每一耦合件包括電介材料制成的圓筒管(2)。連接到該耦合件上的電連接部通過(guò)向彈簧元件施壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，該彈簧元件的內(nèi)直徑小于圍繞該管(2)的圓筒管外直徑。該彈簧元件緊密地包圍在該圓筒管(2)上的金屬體，同時(shí)形成大量的觸點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J61/72GK1537319SQ02815168
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者C·維斯魯斯, N·J·德喬格, C 維斯魯斯, 德喬格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司