專利名稱：自鎮(zhèn)流氣體發(fā)光燈管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，尤其是一種由放電電極、玻璃管泡、發(fā)光氣體及熒光涂層組成的氣體發(fā)光燈管。
目前市場上出售的氣體發(fā)光燈的燈管，如日光燈或霓虹燈燈管或燈泡(以下統(tǒng)稱燈管)內(nèi)充有發(fā)光氣體。在發(fā)光氣體被電離擊穿之前，是不導(dǎo)電的，當(dāng)發(fā)光氣體被電離擊穿，成為導(dǎo)體，燈管內(nèi)電流會急劇增加。為限制燈管內(nèi)電流的過度增大，都要配置鎮(zhèn)流器以防止燈管被燒壞。電感鎮(zhèn)流器(含漏磁變壓器式電感鎮(zhèn)流器)和電子鎮(zhèn)流器是運(yùn)用得最廣泛的兩種鎮(zhèn)流器。電感鎮(zhèn)流器由鐵芯和線包組成，它以自身感抗和反向感生電動勢來阻礙電流的過度增大。電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、鎮(zhèn)流可靠、價格低廉，缺點(diǎn)是耗材多、功率因數(shù)低，因自身發(fā)熱而消耗的能量大，低電壓啟動困難。電子鎮(zhèn)流器采用25KHz以上的高頻電流，與電感鎮(zhèn)流器相比，有電感器件小，節(jié)約銅材矽鋼材，功率因數(shù)高，省電，可低電壓啟動等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，中低檔產(chǎn)品的可靠性差，奇次諧波高，對電網(wǎng)干擾大等，這使得電子鎮(zhèn)流器在取代電感鎮(zhèn)流器方面遇到了實(shí)質(zhì)性的困難。除用上述兩類存在于燈管之外的鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流的氣體發(fā)光燈之外，還有一種自鎮(zhèn)流高壓汞燈。它是用封在高壓汞燈內(nèi)層石英玻泡內(nèi)的螺旋形鎢絲來實(shí)現(xiàn)自鎮(zhèn)流的(中國大百科全書，電工卷，1992版，第291頁，中國大百科全書出版社)。這種自鎮(zhèn)流高壓汞燈的優(yōu)點(diǎn)是通電即亮，壽命長，缺點(diǎn)是所需鎢絲量大，高壓充汽和封接工藝復(fù)雜，只適于大功率情形，價格高，難于為普通家庭使用。而由O.K.Nilssen發(fā)明的專利HO5B041/29(ACC-NO93-258051 9333，PAT-NOUS5233270，TitleSelf ballasted，screw in fluorescent lamp-has inverter typeballast provided with half bridge，self oscillating inverter，powered via voltage doubler，and cooperating with light output byitself)所稱的自鎮(zhèn)流熒光燈(self ballasted fluorescent lamp)實(shí)際上是一個由帶反相器的電子鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流的熒光燈，其主要特征是帶一個由倍壓管供電的半橋自振蕩反向器，通過調(diào)節(jié)反向器的頻率，來調(diào)節(jié)燈電流的大小。它的鎮(zhèn)流作用仍是由燈管之外的電子線路實(shí)現(xiàn)的，不是我們所說的自鎮(zhèn)流氣體發(fā)光燈管。根據(jù)申請入的檢索，尚未發(fā)現(xiàn)低氣壓自鎮(zhèn)流氣體發(fā)光燈管。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能由燈管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來限制放電電流過度增加的新型氣體發(fā)光燈管。
本發(fā)明方案是在由玻璃外殼、放電電極、發(fā)光氣體、熒光涂層組成的氣體發(fā)光燈管內(nèi)，增加了由導(dǎo)電材料制成的柵極組，柵極組位于玻璃外殼內(nèi)放電電極附近。
其玻璃外殼是直管、曲管或橢球狀，殼內(nèi)發(fā)光氣體與殼外氣體隔絕；燈管內(nèi)每個柵極組可以由一個、兩個或兩個以上柵極組成；燈管內(nèi)柵極可以是環(huán)狀、簧片狀、絲狀、柵欄狀或他們的組合；燈管內(nèi)一端有一個放電電極，或燈管兩端各有一個放電電極，至少在一個放電電極附近固定有一個柵極組；燈管內(nèi)每個柵極組可以完全密封在玻璃外殼內(nèi)，也可以從柵極組中一個或幾個柵極上引出導(dǎo)線到玻璃管端或管側(cè)外。
當(dāng)燈管在外加電壓下導(dǎo)通，由放電電極流向柵極方向的部分電荷在柵極表面附近形成電子云(或離子云)和等離子體鞘，這電子云(或離子云)和等離子體鞘在放電電極與柵極之間(以下簡稱極一柵之間)產(chǎn)生一個與外加電場方向相反的電場，阻礙電流不斷增加，從而起到鎮(zhèn)流的作用。此外，在燈管內(nèi)氣體被電離擊穿之前，柵極與電極是絕緣的，當(dāng)電源電壓施加到電極上，在放電電極一柵極之間就會感應(yīng)出一個較強(qiáng)的電場，促使極一柵之間的氣體開始電離并導(dǎo)通。
由于本發(fā)明方案在燈管內(nèi)采用了結(jié)構(gòu)簡單的柵極，具有自鎮(zhèn)流和輔助啟動功能，大大降低了對與氣體發(fā)光燈匹配的鎮(zhèn)流器的要求。當(dāng)用本發(fā)明所設(shè)計的氣體發(fā)光燈管與電感鎮(zhèn)流器相匹配時，電感鎮(zhèn)流器的鐵心和線圈都大幅度減小，節(jié)約銅材、矽鋼，功率因數(shù)也隨之提高，發(fā)熱能耗小。本發(fā)明燈管與電子鎮(zhèn)流器相匹配時，電子鎮(zhèn)流器的電路可簡化，諧波降低，自耗能減少，成本降低。對于一定功率的氣體發(fā)光燈，使用本發(fā)明自鎮(zhèn)流燈管可完全不需另外匹配鎮(zhèn)流器。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是實(shí)施例1的縱剖面示意圖。圖2是
圖1所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。圖3是實(shí)施例2的縱剖面示意圖。圖4是圖3所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。圖5是圖3所示氣體發(fā)光燈管沿B-B線的剖面圖。圖6是實(shí)施例3的縱剖面示意圖。圖7是圖6所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。圖8是實(shí)施例4的縱剖面示意圖。圖9是圖8所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。
圖10是圖8所示氣體發(fā)光燈管沿B-B線的剖面圖。
圖1中，玻璃管[1]內(nèi)充有發(fā)光氣體[3]，熒光涂層[4]涂在玻璃管[1]內(nèi)側(cè)，兩端的放電電極[2]附近各有一個導(dǎo)電柵極[5]，柵極通過絕緣材料固定在玻璃管端，未通電時，柵極[5]與放電電極[2]絕緣。
圖2是
圖1所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。柵極為一環(huán)形。
圖3中，玻璃管[1]內(nèi)充有發(fā)光氣體[3]，熒光涂層[4]涂在玻璃管[1]內(nèi)側(cè)，兩端的放電電極[2]附近各有二個導(dǎo)體柵極[5]和[6]，柵極[5]靠近放電電極[2]，柵極[6]距放電電極[2]稍遠(yuǎn)。柵極[5]和[6]通過絕緣材料固定在玻璃管[1]管端。未通電時，柵極[5]、[6]與放電電極[2]絕，柵極[5]和[6]之間也絕緣。
圖4是圖3所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。柵極[5]為一環(huán)形。
圖5是圖3所示氣體發(fā)光燈管沿B-B線的剖面圖。柵極[6]為一環(huán)形，環(huán)內(nèi)徑大于圖4所示柵極之環(huán)內(nèi)徑。
在上述方案中，柵極是密封在燈管內(nèi)的。也可以根據(jù)上述自鎮(zhèn)流原理設(shè)計出另一種具體結(jié)構(gòu)的自鎮(zhèn)流氣體發(fā)光燈管，即將上述柵極或柵極組中的一個或幾個柵極通過導(dǎo)體引出燈管的端面或側(cè)面，柵極與放電電極之間用絕緣材料隔開，如圖6-10所示。
圖6中，玻璃管[1]內(nèi)充有發(fā)光氣體[3]，熒光涂層[4]涂在玻璃管[1]內(nèi)側(cè)，兩端的放電電極[2]附近各有一個導(dǎo)體柵極[5]，柵極[5]通過導(dǎo)體固定在玻璃管端并引出管端，柵極[5]和放電電極[2]之間絕緣。當(dāng)燈管內(nèi)氣體被電離導(dǎo)通的同時在柵極[5]上加上適當(dāng)?shù)牡玩?zhèn)流電壓，極-柵之間的電場將代替外加鎮(zhèn)流器限制燈管[1]內(nèi)電流的過度增大。
圖7是圖6所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。柵極[5]為一環(huán)形。
圖8中，玻璃管[1]內(nèi)充有發(fā)光氣體[3]，熒光涂層[4]涂在玻璃管[1]內(nèi)側(cè)，兩端的放電電極[2]附近各有二個導(dǎo)體柵極[5]和[6]，柵極[5]距放電電極[2]較近，柵極[6]距放電電極[2]稍遠(yuǎn)。柵極[5]和[6]通過導(dǎo)體固定在玻璃管端并引出管端。未通電時，柵極[5]、[6]與放電電極[2]間絕緣，柵極[5]和[6]之間也絕緣?？稍跂艠O[5]、[6]中的一個或兩個加上適當(dāng)?shù)玩?zhèn)流電壓，以加強(qiáng)本發(fā)明設(shè)計的氣體發(fā)光燈管的自鎮(zhèn)流功能。這樣設(shè)計的氣體發(fā)光燈不需另外匹配其它鎮(zhèn)流器件。
圖9是圖8所示氣體發(fā)光燈管沿A-A線的剖面圖。柵極[6]為一環(huán)形，
圖10是圖8所示氣體發(fā)光燈管沿B-B線的剖面圖。柵極[6]為一環(huán)形，環(huán)內(nèi)徑大于圖9所示柵極[5]之環(huán)內(nèi)徑。
上述適當(dāng)鎮(zhèn)流電壓將由簡單的外電路提供。本發(fā)明僅涉及自鎮(zhèn)流氣體發(fā)光燈管，外電路的結(jié)構(gòu)不在此討論。
當(dāng)然本發(fā)明燈管形狀不限于上述四個實(shí)施例中給出的，玻璃燈管可以是直管、曲管或橢球狀；可以是單層的，熒光涂層在玻璃管內(nèi)側(cè)，也可以是雙層的，熒光涂層在內(nèi)管外側(cè)或外管內(nèi)側(cè)。燈管兩端都有放電電極或只有一端有放電電極，但至少在一個放電電極附近有柵極組。每個柵極組可由一個或幾個柵極組成，柵極可以是環(huán)狀、簧片狀、絲狀、柵欄狀或它們的組合，柵極片表面可以光滑，也可帶一些尖端。本發(fā)明燈管適用于直流供電，也適用于交流供電，適用于熱啟動，也適用于冷啟動。
權(quán)利要求1.一種由玻璃外殼[1]、放電電極[2]、發(fā)光氣體[3]、熒光涂層[4]組成的氣體發(fā)光燈管，其特征在于它還有由導(dǎo)電材料制成的柵極組[5]，柵極組[5]位于玻璃外殼[1]內(nèi)放電電極[2]附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)光燈管，其特征在于其玻璃外殼[1]是直管、曲管或橢球狀，玻璃殼內(nèi)發(fā)光氣體與殼外氣體隔絕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)光燈管，其特征在于燈管內(nèi)每個柵極組[5]可以由一個、兩個或兩個以上柵極組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)光燈管，其特征在于燈管內(nèi)柵極可以是環(huán)狀、簧片狀、絲狀、柵欄狀或它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)光燈管，其特征在于燈管內(nèi)一端有一個放電電極[2]，或燈管兩端各有一個放電電極[2]，至少在一個放電電極[2]附近固定有一個柵極組[5]。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4或5所述的氣體發(fā)光燈管，其特征在于燈管內(nèi)每個柵極組[5]可以完全密封在玻璃外殼[1]內(nèi)，也可以從柵極組[5]中一個或幾個柵極上引出導(dǎo)線到玻璃管端或管側(cè)外。
專利摘要本發(fā)明公開了一種氣體發(fā)光燈管，它是在普通氣體發(fā)光燈管內(nèi)的放電電極[2]附近增加了可導(dǎo)電柵極[5]。當(dāng)電源電壓加到放電電極[2]上，電極[2]與柵極[5]之間的感應(yīng)電場，促使放電氣體[3]電離。當(dāng)放電氣體[3]導(dǎo)通時，在柵極[5]附近的電子云或離子云阻礙電流過度增大，起到自鎮(zhèn)流的作用。使用本發(fā)明方案設(shè)計的氣體發(fā)光燈管可降低對鎮(zhèn)流器的要求，甚至無須另外匹配鎮(zhèn)流器。
文檔編號H01J61/00GK2258317SQ9520717
公開日1997年7月23日 申請日期1995年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月5日
發(fā)明者湯克云 申請人:湯克云