專利名稱：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，該放電燈包括放電容器和至少兩個在空間上相互分開的電容耦合結(jié)構(gòu)，所述放電容器具有最好是5mm或更小的小直徑，而每個耦合結(jié)構(gòu)由至少一介電材料的圓柱形管形成。
背景技術(shù)：
公知的氣體放電燈包括具有填充氣體的容器，氣體放電在填充氣體中進(jìn)行，通常兩個金屬電極固定地密封在放電容器內(nèi)。第一電極供應(yīng)放電電子，并且電子通過第二電極再次移動到外部電流電路中。電子的供應(yīng)通常通過發(fā)射輝光(熱電極)進(jìn)行，但也可以在強(qiáng)電場中發(fā)射來產(chǎn)生，或直接通過離子轟擊產(chǎn)生(離子感生的二次發(fā)射)(冷電極)。
在操作的感應(yīng)模式中，通過高頻AC電磁場(在低壓氣體放電燈的情況下通常高于1MHz)在氣體容積中直接產(chǎn)生電荷載體。電子在放電容器內(nèi)沿閉合軌跡運(yùn)動，常規(guī)電極在操作的這種模式下不存在。在操作的電容模式下使用電容耦合結(jié)構(gòu)作為電極。這些電容電極通常由絕緣體(電介質(zhì))形成，該絕緣體在一側(cè)接觸，以便氣體放電，并且在另一側(cè)通過導(dǎo)電體(例如通過金屬接點(diǎn))連接到外部電流電路上。當(dāng)AC電壓作用在電容電極上時，形成AC電場，并且電荷載體沿相關(guān)的線性電場運(yùn)動。在高頻范圍內(nèi)(f＞10MHz)時，電容燈類似于感應(yīng)燈，這是由于電荷載體在前一情況中的整個氣體容積中產(chǎn)生。介電電極的表面性能在這里不重要(所謂的α放電模式)。在低頻下，電容燈改變其操作模式，并且對于放電很重要的電子必須最初在介電電極表面處發(fā)射，并且必須在所謂的陰極壓降區(qū)域內(nèi)放大以便保持放電。因此，介電材料的發(fā)射性能是燈功能的確定因素(所謂的γ放電模式)。
在許多應(yīng)用中，有利的是得到小直徑(最好是5mm或更小)的熒光燈，并且每單位燈長度上的光量(流明/cm)盡可能大。另外，應(yīng)用的大部分區(qū)域需要燈的高轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性。例如，在液晶顯示器的背景照明的情況下尤其如此。
一方面出于結(jié)構(gòu)原因，另一方面由于此類型燈的小直徑造成放電容器內(nèi)表面的過度變黑，繼而降低燈壽命，因此熱陰極燈不能實(shí)現(xiàn)所述條件。
至今為止，小燈直徑(5mm或更小)的熒光燈只可以冷陰極燈為形式，或以電容氣體放電燈為形式，其操作頻率在1MHz以上。
冷陰極燈可在低頻(30～50Hz)下操作，并因此只表示出少量的電磁輻射。但是此類型燈的放電電流很強(qiáng)地受到限制(限制在大約10mA)。一方面這是由于更高的放電電流情況下電極材料過度濺射。另一方面，對于防止電極局部過度加熱來說需要電流限制，過度局部加熱出現(xiàn)放熱，同樣造成陰極過度濺射。通過分解去除的電極材料沉積在放電容器上，造成燈快速變黑。
在操作頻率f＞1MHz的電容放電燈中，高操作頻率和燈的高電流密度(強(qiáng)電流、小燈直徑)相結(jié)合造成強(qiáng)的電磁輻射。為了限制此電磁輻射采用了大量的方法。由于功率是電容耦合的，操作頻率通過耦合表面的電容在向下方向上受到限制(限制在大約1MHz)。
EP-A-1 043 757描述一種具有電容耦合結(jié)構(gòu)的氣體放電燈。這里的目的是通過公共電力網(wǎng)為具有電容耦合結(jié)構(gòu)的氣體放電燈供電，以便家庭使用，而不需要啟動器電子元件。按照此出版物，這可通過適當(dāng)選擇介電飽和極化強(qiáng)度和電介質(zhì)的有效表面面積來實(shí)現(xiàn)。此出版物不涉及直徑最好為5mm或更小以及伴隨高光輸出的氣體放電燈。
對于電介質(zhì)來說，調(diào)查已經(jīng)表示電介質(zhì)的厚度和介電常數(shù)和頻率的乘積之間的某種比例對于獲得高光輸出并具有最好小于5mm的小直徑的低壓氣體放電燈來說很重要。氣體放電燈適當(dāng)?shù)匕ň哂杏杏锰畛錃怏w的透明放電容器，并在AC電源的頻率f下操作。放電容器的材料和填充氣體可選擇成與所產(chǎn)生的輻射所需頻譜相對應(yīng)。特別是，放電容器設(shè)置熒光層，使得燈在某些頻率范圍內(nèi)(例如UV范圍內(nèi))發(fā)射輻射。提供至少兩個相互分開的電容耦合結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)可包括一個或多個層。燈適合以大于10mA的放電電流操作，在這種情況下將出現(xiàn)小的電磁輻射。這種氣體放電燈的應(yīng)用領(lǐng)域很寬。例如，重要的應(yīng)用是用作液晶顯示器的背景照明。
本發(fā)明涉及后一類型的氣體放電燈。但是，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)際上的應(yīng)用，要解決另外的電氣、機(jī)械和熱學(xué)上的問題。EP-A-1 043 757所述的氣體放電燈內(nèi)的由電介質(zhì)圓柱形管形成的電容耦合結(jié)構(gòu)設(shè)置金屬涂層，例如由導(dǎo)電銀膏。電導(dǎo)體焊接在此層上以便連接到外部電源上。但是，這種電接觸具有問題，并不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種此問題的解決方法。按照本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)的是用作電容耦合結(jié)構(gòu)的外部電容器板的元件構(gòu)造成由導(dǎo)電柔性金屬材料制成的套筒，該套筒直接設(shè)置在圓柱形管的介電材料上，以便形成處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接。
以非常適于大規(guī)模生產(chǎn)并且機(jī)械和電氣上高度可靠的方式獲得一個實(shí)施例。不需要設(shè)置例如導(dǎo)電銀膏的金屬涂層，這可一次減少制造步驟的數(shù)量。套筒由柔性材料制成，以便實(shí)現(xiàn)處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接。這是需要的，一方面這是由于套筒以及介電材料管的接觸表面是耦合結(jié)構(gòu)電容值的確定因素。另一方面，需要?dú)饷苊芊庖员惴乐固淄埠徒殡姽苤g的火花效應(yīng)，該效應(yīng)將在沒有獲得完全接觸時出現(xiàn)。套筒具有優(yōu)于銀膏的另一優(yōu)點(diǎn)是它具有更大的吸熱能力。這通過選擇套筒的適當(dāng)厚度來進(jìn)一步受到影響。
以氣密方式提供的套筒材料可最好包括一種或多種材料銅、黃銅、鋁和低碳鋼。
按照本發(fā)明另一優(yōu)選的特征，套筒由導(dǎo)電柔性金屬材料制成，該材料通過收縮壓縮連接設(shè)置在介電材料的圓柱形管上。這種連接方法高度適于大規(guī)模生產(chǎn)。
通過使用圓柱形管的介電材料和導(dǎo)電套筒的金屬材料之間的熱膨脹的差別在一個實(shí)施例中獲得收縮壓縮連接。在另一實(shí)施例中，通過使用磁脈沖工藝形成收縮壓縮連接，在該工藝中，導(dǎo)電柔性金屬材料形成處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接，而介電材料的圓柱形管處于強(qiáng)磁場的脈沖影響下。
最好是，導(dǎo)電柔性金屬材套筒設(shè)置有位于收縮區(qū)域之外的突片，電導(dǎo)體連接在突片上以便連接到電源上。最好是，所述突片和套筒形成整體單件，并且電導(dǎo)體最好通過點(diǎn)焊緊固在突片上。這還有助于可實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模生產(chǎn)。
按照本發(fā)明的低壓氣體放電燈非常適于容納在形成反射器的殼體中。于是，燈非常適于用作液晶顯示器的背景照明。
最好是，反射器形成為鋁的細(xì)長通道，形成耦合結(jié)構(gòu)的燈的端部封裝在反射器端部內(nèi)的導(dǎo)熱但不導(dǎo)電的合成樹脂內(nèi)。
通過包括填充50％的三水合鋁的聚亞安酯的合成樹脂獲得特別好的散熱性。


現(xiàn)在通過參考以附圖中實(shí)例表示的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖中圖1表示具有電容耦合結(jié)構(gòu)的低壓氣體放電燈；以及圖2表示具有本發(fā)明電連接件的圖1燈的端部。
具體實(shí)施例方式
圖1表示電容氣體放電燈(通過本發(fā)明不局限于其中的實(shí)例)，該燈恰好設(shè)置有本發(fā)明的措施。玻璃管1用作放電容器并設(shè)置有磷層，使得燈發(fā)射UV范圍內(nèi)的輻射。玻璃管1具有3mm的內(nèi)部直徑、4mm的外部直徑、40mm的長度，并可填充50mbar的Ar和5mg的Hg。通過介電材料(陶瓷氧化物，例如BaTiO3、SrTiO3或PbZrO3)的圓柱形管2在任一端形成電容耦合結(jié)構(gòu)。介電圓柱體2具有僅3mm以下的外部直徑、0.5mm的壁厚以及14mm的長度。介電圓柱體2通過玻璃熔合工藝在一側(cè)連接在玻璃管1上，并在另一側(cè)通過玻璃密封件3以真空密閉的方式閉合。
包括介電圓柱體的耦合結(jié)構(gòu)可通過電導(dǎo)體(未示出)連接在外部電源上。此實(shí)施例中的外部電源可通過供應(yīng)40kHz下的30mA電流和大約350V平均電壓的燈驅(qū)動電路形成。燈接著在靜態(tài)操作中產(chǎn)生大約600流明的光通量。驅(qū)動單元還包括點(diǎn)燃燈的元件。靜態(tài)氣體放電在點(diǎn)燃之后形成。
如圖1所示的氣體放電燈設(shè)置有電連接裝置。最好是，還應(yīng)該注意到散熱性。燈的經(jīng)濟(jì)耐用性需要電連接和散熱性適于大規(guī)模生產(chǎn)。
圖2表示設(shè)置有優(yōu)選使用的電連接裝置的氣體放電燈的端部。介電材料的圓柱形管2這里不設(shè)置導(dǎo)電膏，而是將套筒4直接設(shè)置在圓柱形管的介電材料上，以便形成處于壓縮壓力下的氣密連接。
處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接可便于在大規(guī)模生產(chǎn)中提供。導(dǎo)電柔性材料制成的套筒4通過收縮壓縮連接設(shè)置在介電材料的圓柱形管2上。管4的材料為此是柔性的，并最好由銅、黃銅、鋁或低碳鋼形成?？稍趯⒔殡姽?熔合在玻璃管1上之前、管2的端部已經(jīng)熔合在玻璃管1上之后或放電燈已經(jīng)如圖1制造之后將套筒4連接到管2上。其選擇將取決于大規(guī)模生產(chǎn)過程中選擇的制造順序。
處于壓縮應(yīng)力下的氣密套筒1形成出色的電氣和機(jī)械連接器。通過使用圓柱形管2的介電材料和導(dǎo)電套筒4的金屬材料之間熱膨脹的差別形成收縮連接。作為選擇，收縮連接可通過使用磁脈沖工藝(電磁成形)形成，該工藝是公知的，但未使用在氣體放電燈中，其中導(dǎo)電柔性金屬材料制成處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接，而介電材料的圓柱形管處于強(qiáng)磁場脈沖的影響下。
導(dǎo)電柔性金屬材料的套筒4設(shè)置有位于收縮區(qū)域之外的突片5，并且電導(dǎo)體6連接在突片上以便連接到電源上。最好是，突片5與套筒4形成整體。電導(dǎo)線5最好通過點(diǎn)焊連接在突片上。
氣體放電燈可有利地容納在形成殼體的反射器(未示出)中。反射器最好有細(xì)長鋁通道形成。一方面，鋁具有強(qiáng)的反射能量，而另一方面它具有顯著的散熱性。為了將燈固定在通道內(nèi)，包括耦合結(jié)構(gòu)的燈的端部封裝在反射器的端部內(nèi)的導(dǎo)熱但不導(dǎo)電的合成樹脂中。因此，燈緊固在反射器中，而合成樹脂還有助于進(jìn)一步散熱。
合成樹脂最好由聚亞安酯形成。為了增加散熱，聚亞安酯可填充例如三水合鋁的導(dǎo)熱但不導(dǎo)電的填充劑。
上面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。顯然可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行變型。
權(quán)利要求
1.一種低壓氣體放電燈，該放電燈包括放電容器和至少兩個在空間上相互分開的電容耦合結(jié)構(gòu)，所述放電容器具有最好是5mm或更小的小直徑，而每個耦合結(jié)構(gòu)由至少一介電材料的圓柱形管形成，其特征在于用作電容耦合結(jié)構(gòu)的外部電容器板的元件構(gòu)造成由導(dǎo)電柔性金屬材料制成的套筒，該套筒直接設(shè)置在圓柱形管的介電材料上，以便形成處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，套筒由銅、黃銅、鋁和低碳鋼中的一種或多種材料形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，套筒由導(dǎo)電柔性金屬材料制成，該材料通過收縮壓縮連接設(shè)置在介電材料的圓柱形管上。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，通過使用圓柱形管的介電材料和導(dǎo)電套筒的金屬材料之間的熱膨脹的差別獲得收縮壓縮連接。
5.如權(quán)利要求3所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，通過使用磁脈沖工藝形成收縮壓縮連接，在該工藝中，導(dǎo)電柔性金屬材料形成處于壓縮應(yīng)力下的氣密連接，而介電材料的圓柱形管處于強(qiáng)磁場的脈沖影響下。
6.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，導(dǎo)電柔性金屬材套筒設(shè)置有位于收縮區(qū)域之外的突片，電導(dǎo)體連接在突片上以便連接到電源上。
7.如權(quán)利要求6所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，突片和套筒形成整體單件。
8.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，燈容納在形成反射器的殼體中
9.如權(quán)利要求8所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，反射器形成為的細(xì)長鋁通道，包括耦合結(jié)構(gòu)的燈的端部封裝在反射器端部內(nèi)的導(dǎo)熱但不導(dǎo)電的合成樹脂內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的低壓氣體放電燈，其特征在于，合成樹脂包括填充50％的三水合鋁的聚亞安酯。
全文摘要
一種低壓氣體放電燈，該放電燈包括放電容器(1)和至少兩個在空間上相互分開的電容耦合結(jié)構(gòu)，容器(1)具有最好是5mm或更小的小直徑，并包括至少一介電材料的圓柱形管感應(yīng)結(jié)構(gòu)(2)。電容感應(yīng)結(jié)構(gòu)的外部感應(yīng)板用作電接點(diǎn)并成形為套筒(4)并由導(dǎo)電柔性金屬材料制成。套筒(4)直接設(shè)置在圓柱形管狀感應(yīng)結(jié)構(gòu)(2)的介電材料上?？梢源_保因此形成的連接是氣密的并具有例如收縮連接的永久性壓縮應(yīng)力。
文檔編號H01J61/36GK1539157SQ02815369
公開日2004年10月20日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月6日
發(fā)明者C·維斯魯斯, C 維斯魯斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司