專利名稱:單端熒光燈的制作方法
本發(fā)明所涉及的是內(nèi)管分離形的單端熒光燈。裝在電燈泡燈座上就可以亮的，具有燈泡管座的熒光燈，即所謂的單端熒光燈，最近得到了廣泛應(yīng)用。在這種單端熒光燈中，正如圖1所示，在芯柱1上裝有二個(gè)熱陰極2，有兩個(gè)彎曲的內(nèi)管4和4′，它們的一端分別罩著二個(gè)熱陰極，固定封接在芯柱1上，另一端在上述芯柱的近旁處開口，其內(nèi)壁分別涂有熒光粉涂層3，熒光燈的外面是外管5，它內(nèi)部裝著上述內(nèi)管4，4′，充有數(shù)乇(Toqr)的稀有氣體和一定量的水銀，并固定在上述芯柱1上。這種熒光燈，即所謂的內(nèi)管分離形熒光燈(以下簡稱為單端熒光燈)。例如，正如專利昭54-44370號(hào)和專利昭58-103758號(hào)所記載的那樣，已為大家所知曉。熒光燈的發(fā)光效率具有這樣的特點(diǎn)，它在水銀蒸汽壓為最佳值時(shí)，具有極大值。但是，對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的單端熒光燈，放電空間和外管內(nèi)的水銀蒸汽壓的最佳值是由外管的最冷點(diǎn)溫度支配，這個(gè)最冷點(diǎn)的溫度大約為40～50℃。對(duì)于上述那樣的單端熒光燈，由于最冷點(diǎn)在外管中，發(fā)光部分的溫度上升的容許范圍大，在不降低效率的情況下，可以達(dá)到高的輸出功率。但是，單端熒光燈的實(shí)際使用狀態(tài)，例如，使用場(chǎng)所的溫度和照明器具的有無等等會(huì)產(chǎn)生很大的影響，難以得到使光通量達(dá)最大的最冷點(diǎn)溫度，上述單端熒光燈的優(yōu)點(diǎn)不能充分有效的利用，人們希望能把這個(gè)缺點(diǎn)加以改進(jìn)。
本發(fā)明的目的是獲得在實(shí)際使用狀態(tài)下具有接近于最大效率的內(nèi)管分離形的單端熒光燈。
本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，在單端熒光燈內(nèi)，裝有一個(gè)芯柱，芯柱上裝有兩個(gè)熱陰極，有兩個(gè)彎曲的內(nèi)管，它們一端分別罩著上述的熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁開口，它們的內(nèi)面分別涂有熒光粉涂層。有一個(gè)外管，它內(nèi)部裝著上述內(nèi)管，充有稀有氣體和水銀，并封接在芯柱上，在這種單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示上述外管的內(nèi)部容積，以WL(瓦)表示燈泡的功率，則上述外管的內(nèi)部容積和燈泡的功率之間有以下關(guān)系時(shí)
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
上述單端熒光燈的發(fā)光效率接近于最大值。圖1是表示單端熒光燈基本結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。圖2表示單端熒光燈的周圍溫度與燈泡發(fā)光效率之間關(guān)系。圖3表示內(nèi)管內(nèi)徑與最佳環(huán)境溫度之間的關(guān)系。圖4表示放大電長度與最佳環(huán)境溫度之間的關(guān)系。圖5表示電燈功率與最佳環(huán)境溫度之間的關(guān)系。圖6表示外管的內(nèi)部容積與最佳環(huán)境溫度之間的關(guān)系。圖7表示燈泡功率與外管內(nèi)部容積之間的關(guān)系。
利用圖示來說明本發(fā)明的單端熒光燈的實(shí)施例。圖2是表明單端熒光燈的環(huán)境溫度與燈泡發(fā)光效率之間關(guān)系的曲線。圖4是表明放電長度與最佳環(huán)境溫度之間關(guān)系的曲線。圖5是表明燈泡功率與最佳環(huán)境溫度之間關(guān)系的曲線。圖6是表明外管的內(nèi)部容積與最佳環(huán)境溫度之間關(guān)系的曲線。圖7是表明燈泡功率與外管的內(nèi)部容積之間關(guān)系的曲線。由于單端熒光燈的外管的最冷點(diǎn)溫度影響效率，為了得到有最大效率的環(huán)境溫度(以下稱之為最佳環(huán)境溫度)與實(shí)際使用狀態(tài)下的環(huán)境溫度一致的單端熒光燈，以內(nèi)管內(nèi)徑，放電長度，外管的內(nèi)部容積，燈泡的功率為參量，試制并測(cè)定了各種輻射熱量與產(chǎn)生熱量之間的關(guān)系發(fā)生變化的單端熒光燈。
圖2是表明單端熒光燈的環(huán)境溫度與發(fā)光效率之間關(guān)系之一例的圖示，用于測(cè)定的單端熒光燈的外管內(nèi)部容積為380立方厘米，內(nèi)管內(nèi)徑12毫米，放電長度260毫米，燈泡功率15瓦，形狀如上述圖1所示。由圖2可以看出，這個(gè)單端熒光燈的發(fā)光效率在環(huán)境溫度16℃時(shí)有最大效率50lm/W。環(huán)境溫度比16℃高時(shí)和低時(shí)發(fā)光效率均下降，也就是說，希望上述單端熒光燈在這種具有最大效率的最佳環(huán)境溫度下使用。
為了使上述的最佳環(huán)境溫度與實(shí)際使用狀態(tài)一致，作了以下討論。圖3表示，改變內(nèi)管內(nèi)徑時(shí)最佳環(huán)境溫度的變化，用于測(cè)定的單端熒光燈的外
的內(nèi)容積為500立方厘米，放電長度300毫米，燈泡功率15瓦。由圖3可以看出，內(nèi)管內(nèi)徑不影響最佳環(huán)境溫度。圖4表示改變放電長度時(shí)最佳環(huán)境溫度的變化。用于測(cè)定用的單端熒光燈的外管內(nèi)容積為500立方厘米，內(nèi)管內(nèi)徑12毫米，燈泡功率15瓦，放電長度雖然由200毫米變化到400毫米，但可以看出，上述放電長度的變化并未引起最佳環(huán)境溫度的變化。圖5表示改變功率WL時(shí)，最佳環(huán)境溫度的變化。用于測(cè)定的單端熒光燈的外管內(nèi)部容積為400立方厘米，放電長度260毫米，內(nèi)管內(nèi)徑12毫米，燈泡的功率WL從10瓦變化到20瓦，其結(jié)果正如圖5所示，燈泡的功率WL越大，最佳環(huán)境溫度則越低。這是因?yàn)闊襞莸墓β蔠L增加時(shí)，單端熒光燈的發(fā)熱量增加，最冷點(diǎn)溫度上升。另一方面，為了維持最冷點(diǎn)溫度，必須要降低環(huán)境溫度，提高放熱效率。從而最佳環(huán)境溫度要下降。圖6表示改變外管的內(nèi)部容積V時(shí)最佳環(huán)境溫度的變化。用于測(cè)定的單端熒光燈的內(nèi)管內(nèi)徑為12毫米，放電長度260毫米，燈泡功率15瓦。外管的內(nèi)部容積從300立方厘米變化到500立方厘米，其結(jié)果正如圖六所示的那樣，隨著外管內(nèi)部容積的增大，從作為發(fā)熱體的內(nèi)管到外管的最冷點(diǎn)之間的距離增大了，熱輻射下降，并且放電面積增加。因此，為了維持最冷點(diǎn)溫度為最佳值，必須提高環(huán)境溫度，以降低放熱效果。由于這個(gè)緣故，最佳環(huán)境溫度要上升。與此同時(shí)，最佳環(huán)境溫度有慢慢達(dá)到飽和的趨勢(shì)。這是因?yàn)榄h(huán)境溫度上升到最佳的最冷點(diǎn)溫度以上時(shí)，難以得到最大效率之故。由以上的各個(gè)結(jié)果可知，為了在發(fā)光效果達(dá)最大狀態(tài)下使用，由圖5和圖6可知，燈泡的功率WL和外管的內(nèi)部容積V有很大的影響，下面我們來求這二者之間的關(guān)系。
以上述的圖5和圖6的最佳環(huán)境溫度為參量，來求燈泡功率W和外管內(nèi)部容積V之間的關(guān)系，并將結(jié)果畫于圖7。在圖7中，T1，T2，T3分別表示所設(shè)定的最佳環(huán)境溫度，具有T1＞T2＞T3的關(guān)系，由圖7可以看出，燈泡的功率WL和外管內(nèi)容積V之間的關(guān)系近似的可以用V＝T(WL+2)來表示，這里的T是所設(shè)定的最佳環(huán)境溫度(℃)。本發(fā)明的各種測(cè)定結(jié)果所得的最佳環(huán)境溫度T的值在40≥T≥10(℃)之間。
對(duì)于一般的家庭使用狀態(tài)下的環(huán)境溫度，由于把單端熒光燈裝在照明燈具上，綜合考慮的溫度上升由實(shí)驗(yàn)可以得到大約在10℃～40℃。
熒光燈的光通量值由日本工業(yè)規(guī)格(JIS)規(guī)定，它的測(cè)定是在環(huán)境溫度為25℃±1℃的機(jī)條件下進(jìn)行的，與目錄等上面所表示的光通量之間的偏差在-10%之內(nèi)。在上述的圖2中，環(huán)境溫度偏離最佳環(huán)境溫度大約10℃時(shí)，發(fā)光效率就有-10%的變化。因此，考慮到實(shí)際的使用環(huán)境溫度，在允許與上述的光通量測(cè)定條件有-10%的光通量偏差的情況下，由于設(shè)定的最佳環(huán)境溫度T為25℃±10℃，即在15℃～35℃范圍內(nèi)，由上述的關(guān)系式V＝T(WL+2)知，在滿足15(WL+2)≤V 35(WL+2)的范圍內(nèi)，存在著燈泡功率WL和外管內(nèi)部容積V的值。這是為達(dá)到最大發(fā)光效率所必須的。也就是說，當(dāng)使燈泡功率WL和外管內(nèi)部容積V滿足上述關(guān)系式時(shí)，使用狀態(tài)下的亮度與目錄上表示的亮度幾乎一致，可以得到效率高的單端熒光燈。
環(huán)境溫度在10℃～40℃范圍內(nèi)，大致確定無變化的情況下，照明燈具的有無及種類的不同引起的單端熒光燈環(huán)境溫度的變化，除密封形照明燈具外，測(cè)定的結(jié)果為±5℃。因此，環(huán)境溫度在上述范圍內(nèi)大致保持一定時(shí)，例如，在使用空調(diào)機(jī)的商店或辦公室等處，當(dāng)不裝配密封形照明燈具時(shí)，若考慮到設(shè)定的環(huán)境溫度下和照明燈具引起的單端熒光燈周圍環(huán)境溫度的變化為±5℃，則可選定燈泡功率WL和外管內(nèi)部容積V，使之滿足(T1-5)·(WL+2)≤V≤(T1+5)(WL+2)。這樣，在上述設(shè)定的環(huán)境溫度T1下，可以得到發(fā)光效率比最大效率不低于5%的單端熒光燈。此外，如上所述，由于目錄上的光通量表示值是在25℃±1℃條件下的值，所以，由設(shè)定的環(huán)境溫度T1與25℃的差，可以使效率在目錄表示值以上的狀態(tài)下使用，不會(huì)低于上述的表示值。
下面，就上述滿足燈泡功率WL和外管內(nèi)部容積V之間關(guān)系的單端熒光燈的實(shí)施例加以說明。本實(shí)施例具有圖一所示的結(jié)構(gòu)，在芯柱1上裝有二個(gè)熱陰極2，有二根彎曲的內(nèi)管4和4′，內(nèi)徑為12毫米，它們的一端分別罩著上述的熱陰極2，并封接在芯柱1上，另一端在上述的芯柱1的旁邊開口，從一端的熱陰極2到另一端的熱陰極之間的放電長度為260毫米，在這種內(nèi)管4，4′的里面分別涂有熒光粉層。有一個(gè)外管5，上裝著上述內(nèi)管4和4′，并且也封接在芯柱1上，在該外管內(nèi)，至少充有氬、氖、氪等一種以上的稀有氣體3～7乇(Torr)并封入水銀10毫克。由上述方式構(gòu)成的單端熒光燈的放電是由一端的熱陰極開始，通過內(nèi)管4，從內(nèi)管4的開口徑由外管5，進(jìn)入內(nèi)管4′的開口，再通過內(nèi)管4′而到達(dá)另一端的熱陰極，這時(shí)，放電空間中的水銀原子與形成放電的稀有氣體的離子和電子碰撞，使水銀原子電離，水銀離子在復(fù)合時(shí)，放出紫外線，使內(nèi)管4和4′內(nèi)面涂的熒光粉涂層3發(fā)光。因此，放電空間中的水銀原子的量，即水銀蒸汽壓的大小對(duì)發(fā)光效率有很大的影響。在水銀蒸汽壓低的場(chǎng)合下，由于電離化了的水銀不足，紫外線的輻射量少，發(fā)光效率要下降。如果水銀蒸汽壓太高，發(fā)生的紫外線會(huì)被沒有電離化的水銀原子吸收，不能有效的發(fā)光，效率也會(huì)下降。
第一表是為了把發(fā)光效率維持在高水平上，對(duì)于燈泡功率WL為10瓦，15瓦，17瓦和20瓦時(shí)，滿足上述關(guān)系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
外管內(nèi)部容積V為380立方厘米時(shí)的發(fā)光效率(lm/w)和最佳環(huán)境溫度(℃)。表示在表一中。
第一表外管內(nèi)容積V(cm3)燈泡功率WL(W)發(fā)光效率(lm/w)最佳環(huán)境溫度(℃)380104830154517174315204020
第二表是燈泡功率WL一定，在滿足上述燈泡功率WL和外管內(nèi)部容積V之間的關(guān)系式的條件下，改變外管內(nèi)部容積V的值時(shí)，發(fā)光效率(lm/w)和最佳環(huán)境溫度(℃)之值。
第二表燈泡功率WL(W)外管內(nèi)容積(cm3)發(fā)光效率(lm/w)最佳環(huán)境溫度(℃)15380451842045235004530
由上述的第一表和第二表，就可以畫出前面的第五圖和圖6，在上述第一表和第二表所示的無論哪一種情況下，這些單端熒光燈的發(fā)光效率總能達(dá)到最大效率或極其接近于最大效率。
如上所述，本發(fā)明的單端熒光燈有一個(gè)芯柱，在芯柱上有兩個(gè)熱陰極，有二個(gè)彎曲的內(nèi)管2，它們的一端分別罩著上述的熱陰極并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的旁邊開口，內(nèi)面分別涂著熒光粉涂層，還有一個(gè)外管，它的內(nèi)部裝著上述內(nèi)管，充有稀有氣體和水銀，并且封接在芯柱上。在這樣的單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示外管的內(nèi)部容積，以WL(瓦)表示燈泡功率，只要使上述外管的內(nèi)部容積和燈泡功率滿足關(guān)系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
則在一般家庭所使用的環(huán)境溫度15℃～35℃的范圍內(nèi)，發(fā)光效率接近最大值。燈泡形熒光燈的性能可以最大限度的發(fā)揮出來。
權(quán)利要求
單端熒光燈，具有一個(gè)芯柱，芯柱上有兩個(gè)熱陰極，具有二個(gè)彎曲的內(nèi)管，它們的一端分別罩著上述的兩個(gè)熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述的芯柱近旁開口，內(nèi)部涂有熒光粉涂層，具有一個(gè)外管，它的內(nèi)部充有稀有氣體和水銀，裝著上述內(nèi)管，并封接在芯柱上，其特征是，若以V(立方厘米)表示上述外管內(nèi)部容積，以WL(瓦)表示燈泡功率，則上述外管內(nèi)部容積和燈泡功率之間具有以下關(guān)系
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
專利摘要
本發(fā)明的單端熒光燈具有一個(gè)芯柱，芯柱上有兩個(gè)熱陰極，有兩個(gè)內(nèi)面分別涂有熒光粉涂層的彎曲內(nèi)管，它們的一端分別罩著上述熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁開口，有一個(gè)外管，它的內(nèi)部裝著上述內(nèi)管，充有稀有氣體和水銀，并封接在芯柱上，其特征是，在這樣的單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示上述外管的內(nèi)部容積，以W1(瓦)表示燈泡功率，則上述外管的內(nèi)部容積和燈泡功率之間具有以下關(guān)系 15(W1+2)≤V≤35(W1+2)。
文檔編號(hào)H01J61/00GK85103388SQ85103388
公開日1986年11月12日 申請(qǐng)日期1985年5月15日
發(fā)明者鈴木篤, 鳥居一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan