作为荧光管替代物的冷阴极照明设备的制作方法

专利名称：作为荧光管替代物的冷阴极照明设备的制作方法
作为荧光管替代物的冷阴极照明设备相关申请本申请要求2009年10月27日提交的序列号为61/255，180的美国专利申请和2010年4月23日提交的序列号为12/766，440的美国专利申请的优先权，其内容通过引用并入本文。
背景技术：
图I示出了现有技术的一个示例性荧光照明器材100。在照明器材100中，在每一端通过支撑件108A和108B支撑荧光管102，支撑件108A和108B还提供了从电源112到管102的电连接。器材100还包括启辉器设备106和镇流器104，启辉器设备106预热和在管102中“触发”电弧以开始发光，因为管102具有负电阻率，所以只要电弧被触发，镇流器104就使管102的电压升高且控制通过管102的电流。
一旦在管102中触发电弧，电子就与装在管中的气体(通常是汞蒸气)的原子相碰撞，因此能量被传递给原子，使原子的外层电子跃迁到更高能级。当原子的电子回到其更稳定的较低能态时，将主要在光谱的紫外线(UV)区域中的波长处(主要在253. 7nm和185nm波长处)发出光子，人眼看不到该光子。这些光子被涂覆在管102内侧上的荧光材料所吸收，并且在人眼可见的波长处再次发光。当打开灯时，启辉器设备106电加热阴极IlOA和110B，以发射电子。这些电子与围绕阴极的管102内的惰性气体原子相碰撞且使其离子化，以通过碰撞电离过程形成等离子。由于雪崩电离，离子化后的气体的电导率快速增加，以当触发电弧时使更高电流流过灯。然后镇流器104限制通过管102的电流以防止过热。图2示出了现有技术的示例性冷阴极照明装置200，包括冷阴极发光管202和逆变器204。电极201A和210B位于管202的相反两端，逆变器204和/或变压器产生施加到电极210两端的高压交流电(AC)。霓虹灯是冷阴极照明装置200的实施例。在许多照明装置中，因为所施加的电是交流电，所以电极210在阳极和阴极之间交替操作，并且在原子回到其静止状态之前管202中的气体(例如氖或汞蒸气)电离产生光。

发明内容
在一个实施方式中，冷阴极照明设备是荧光管替代物。照明设备具有透明管和冷阴极，冷阴极形成为具有电子发射表面且通过透明管中心的线或杆。引出栅形成为环绕冷阴极且与冷阴极间隔开，引出栅的外径小于透明管的内径。阳极形成于透明管的内表面上，并且包括荧光材料和导电材料。第一端部单元具有被封装在介电材料中的第一功率转换电路。第一功率转换电路具有与冷阴极、引出栅和阳极的每一个的电连接。在透明管中保持真空，第一功率转换器将应用于设备的电功率转换成应用于冷阴极的第一电势、应用于引出栅的第二电势和应用于阳极的第三电势。电子被从冷阴极发射并且朝向阳极加速，光从荧光管替代物的发光设备发出。在另一个实施方式中，描述了制作发光设备的方法。形成透明管，将阳极应用于透明管内部。形成第一端部单元，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚。由介电材料形成第二端部单元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部。由(a)导线、(b)导电杆、(C)导电管、Cd)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的一个形成具有发射表面的冷阴极。形成内径大于冷阴极外径的基本圆筒形引出栅。将冷阴极插入引出栅的中心。将第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第一端。将第二端部单元机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第二端。将第一和第二端部单元、冷阴极与引出栅的组件插入到透明管中，第一管端部附接至透明管的第一端，第二管端部附接至透明管的另一端。将透明管抽成真空和密封，将第一和第二端盖应用于透明管的第一和第二端。在另一个实施方式中，一种方法制作发光设备以替代荧光管。形成透明管，将阳极应用于透明管内部。形成第一端部单元，以包括具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚。由介电材料形成第二端部单元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部。由(a)导线、 (b)导电杆、(C)导电管、(d)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的一个形成具有发射表面的冷阴极。形成内径大于冷阴极外径的基本圆筒形引出栅。将冷阴极插入引出栅的中心。将第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第一端。将第二端部单元机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第二端。将第一和第二端、和冷阴极与引出栅的组件插入到透明管中。将第一管端部附接至透明管的第一端，第二管端部附接至透明管的另一端。将透明管抽成真空和密封。将第一功率转换器电路封装在介电材料中，且经由第一馈通插脚电连接到阳极、冷阴极和引出栅。将第一功率转换器电路的电插脚连接到电源，并且机械地支撑第一功率转换器电路和透明管。将第一端盖应用于第一功率转换器，第二端盖应用于透明管的第二端。在另一个实施方式中，冷阴极发光设备包括透明管和冷阴极，冷阴极具有通过透明管中心的基本圆柱形的电子发射表面。间隔纤维在第一方向中以第一节距缠绕在冷阴极周围。导电纤维在与第一方向相反的方向中以第二节距缠绕在冷阴极和间隔纤维周围，从而导电纤维通过间隔纤维与冷阴极间隔开。阳极形成于透明管的内表面上，并且包括荧光材料和导电材料。第一端部单元包括被封装在介电材料中的第一功率转换电路。第一功率转换电路具有与冷阴极、导电纤维和阳极的每一个的电连接。在透明管中保持真空，第一功率转换器将应用于设备的电功率转换成应用于冷阴极的第一电势、应用于导电纤维的第二电势和应用于阳极的第三电势。电子从冷阴极发射并且朝向阳极加速，以使光从荧光管替代物的发光设备发出。在另一个实施方式中，一种方法制作发光设备以替代荧光管。形成透明管，将阳极应用于透明管内部。形成第一端部单元，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚。由介电材料形成第二端部单元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部。由(a)导线、(b)导电杆、(C)导电管、(d)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的一个形成具有发射表面的冷阴极。将间隔纤维在第一方向中以第一节距缠绕在冷阴极周围。将导电纤维在与第一方向相反的方向中以第二节距缠绕在间隔纤维和冷阴极周围，以形成冷阴极与引出器的组件。将第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出器的组件的第一端。将第二端部单元机械地附接至冷阴极与导电纤维的组件的第二端。将第一和第二端、冷阴极与导电纤维的组件插入到透明管中。将第一管端部附接至透明管的第一端，第二管端部连接到透明管的另一端。将透明管抽成真空，填充低压惰性气体，并且密封。将第一和第二端盖应用于透明管的第一和第二端。在另一个实施方式中，冷阴极发光设备具有透明管、通过透明管中心的绝缘管。绝缘管具有在管的外表面上纵向形成的多个沟槽，具有形成在每个沟槽底部的发射导电材料，并且具有形成于沟槽之间的管的外表面上的引出导体。阳极形成于透明管的内表面上，并且包括荧光材料和导电材料。第一端部单元具有被封装在介电材料中的第一功率转换电路。第一功率转换电路具有与发射导电材料、引出导体和阳极的每一个的电连接。在透明管中保持真空，第一功率转换器将应用于设备的电功率转换成应用于发射导体的第一电势、应用于引出导体的第二电势和应用于阳极的第三电势。电子从发射导体发射并且朝向阳极加速，光从荧光管替代物的发光设备发出。在另一个实施方式中，发光设备具有透明管、通过透明管中心的第一阳极、通过透明管中心且围绕第一阳极的圆筒形网状物、形成于具有荧光材料和导电材料的透明管的内表面上的第二阳极、和具有被封装在介电材料中的第一功率转换电路的第一端部单元。第一功率转换电路具有与发射导电材料、引出导体和阳极的每一个的电连接。低压气体保持在透明管中，第一功率转换器将应用于设备的电功率转换为应用于第一阳极的第一电势、 应用于圆筒形网状物的第二电势、和应用于第二阳极的第三电势。等离子形成于第一阳极和圆筒形网状物之间的第一间隙中，而不是形成于圆筒形网状物和第二阳极的第二间隙中。等离子的自由电子从圆筒形网状物发射且朝向第二阳极加速，以使光从发光设备发出。附图简要说明图I示出了现有技术的一个荧光照明装置；图2示出了现有技术的一个冷阴极照明装置；图3示出了在实施方式中作为荧光灯管替代物的一个示例性冷阴极照明设备；图4更加详细地示出了图3的冷阴极照明设备；图5示出了在实施方式中通过图3和4的冷阴极照明设备的A-A得到的示例性剖面图，示出了冷阴极、引出栅和阳极之间的空间关系；图6示出了在实施方式中通过图3和4的冷阴极照明设备的A-A得到的示例性剖面图，示出了引出栅的替代配置；图7示出了在实施方式中通过图3和4的冷阴极照明设备的A-A得到的示例性剖面图，示出了引出栅的又一替代配置；图8A示出图3和4的冷阴极照明设备的第一示例性端部的分解图。图8B示出了在实施方式中与图8A的第一示例性端部相似的图3和4的冷阴极照明设备的第二示例性端部的分解图；图8C-8D示出了在实施方式中为冷阴极和引出栅提供机械支撑的图3和4的冷阴极照明设备的第二示例性端部的分解图；图9、10和11示出了用于在图3和4的透明管中保持冷阴极和引出栅的位置的间隔件的示例性使用；

图12是示出了在实施方式中用于构造图3和4的冷阴极照明设备的示例性方法的流程图；图13示出在替代实施例中与图3和4的设备相似的示例性冷阴极发光设备的一个端部，但是具有设置在透明管外部的端部单元；图14示出了在实施方式中为了使设备用于传统的爱迪生螺纹照明器材中而配有爱迪生螺纹连接件的示例性冷阴极照明设备；图15示出设置为在未更改的荧光管照明器材中操作的一个示例性冷阴极照明设备;图16示出了在替代实施例中在图4的冷阴极照明设备中使用的冷阴极与引出器的组件的示例性构造；图17示出了通过图16的冷阴极和引出栅的剖面图。
图18是示出在实施方式中形成于绝缘管上且在冷阴极照明设备中使用的冷阴极发射表面和引出导体的替代结构的剖面图；图19是示出图18的绝缘管一部分的剖面图；图20示出增加有冷阴极发射表面和引出导体的图19的一部分；图21示出替代的灯实施方式，其中等离子形成于阴极线和容纳栅之间；图22是图21的灯的剖面图；图23示出了在实施方式中用于使用图16和17的冷阴极与引出器的组件制作冷阴极荧光管替代物的照明设备的一个示例性方法；图24是示出了在实施方式中用于制造图18、19和20的冷阴极与引出器的组件的一个示例性方法的流程图。
具体实施例方式图3示出了作为荧光管替代物的一个示例性冷阴极照明设备302。设备302被显示为安装在照明系统300的支撑件308A和308B之间。支撑件308A和308B可以代表图I的现有技术照明器材100的支撑件108A和108B。也就是说，当将镇流器104和启辉器106从电路中移除时，设备302可以在现有荧光照明设备中使用。设备302的每端被示出为具有端部单元310A和310B，端部单元310A和310B可以包括连接到电源304的功率转换器(例如，图4中的功率转换器311A和311B)。电源304可以代表图I的电源112，例如，50-60HZ的110-240V的家用或工业用交流电源。设备302可以具有替代的配置，如图8C、8D、13、14和15所示出的和下面描述的配置。照明系统300还被示出为具有可选的调光单元306，调光单元306可以代表传统的光调节单元，例如白炽灯照明所使用的光调节单元，其中调光器306的操作控制设备302输出的光。图4更加详细地示出了图3的冷阴极照明设备302。冷阴极元件404和引出栅(extraction grid) 406相结合，以形成冷阴极与引出器的组件416。设备302具有透明管402，透明管402具有在管的内表面上形成的阳极408、冷阴极与引出器的组件416、具有至少一个功率转换器311的两个端部单元310、端盖412A和电连接与机械支撑插脚414。设备302的长度L被选择为与标准荧光照明管的长度(例如，2英尺，4英尺或8英尺)相匹配，设备302的直径D大体上为I英寸，与许多标准荧光照明管的直径相似。透明管402对于可见光而言是透明或半透明的，并且可以由玻璃、石英和塑料的一种或多种制成。为简单起见，在本文中的术语“透明管”将包括透明管、半透明管、或透明与半透明管。
位于设备302两端的电气和机械支撑插脚414A和414B提供从电源(例如图3的电源304)到功率转换器311的电连接，且提供用于设备302的机械支撑，因此设备302被支撑在荧光照明器材(例如图I的器材100)中且由荧光照明器材(例如图I的器材100)供电。在器材100中，设备302替换荧光管102，镇流器104和启辉器106未接电且可以任选地从器材100中移除。如图4所示，端部単元3IOA和3IOB大体为圆柱形，装配在管402的两端，并且为冷阴极404和引出栅406提供机械支撑。至少ー个端部単元310包括功率转换器311，功率转换器311设有多个电子元件用于将插脚414处接收的电功率转换成用于冷阴极404、引出栅406和阳极408的功率。对于功率转换器311A的进ー步的示例性细节，參见图8A。这些电气元件可以形成为ー个或多个电路(例如形成于ー个或多个电路板或柔性电路上)，并且被封装以形成端部単元310。冷阴极404可以形成为线或杆，并且可以具有应用于其上的增强的电子发射表面。也就是说，冷阴极404的表面可以被刻蚀、涂敷、溅射或者通过其他方式形成，以增强电 子发射。冷阴极404的直径可以是0. 5mm-5mm。冷阴极404可以由金属或其他导电材料形成。在不背离本发明范围的情况下，冷阴极404可以是管状的。在替代的实施例中，冷阴极由涂敷有导电电子发射表面的非导电材料形成。通过ー个或两个功率转换器311相对于阳极(例如阳极408)将-6KV至-16KV的电压施加到冷阴极404上。冷阴极404具有I-IOmA的发射阴极电流。冷阴极404可以由便于形成电子发射表面的材料制成。引出栅406形成为穿孔的圆柱形状，该穿孔的圆柱形状提供了距冷阴极404的径向距离R，其中R的范围是l-10mm。通过ー个或两个功率转换器311将500伏-5000伏的电压施加到引出栅406上。因为引出栅406的电压与施加到冷阴极404的电压相比基本上更加呈阳性(positive)，所以电子从冷阴极404被引出且朝向引出栅406被加速且通过引出栅406。阳极408可以由ー个或多个导电层形成，导电层包括荧光层，当荧光层被冷阴极404产生的电子撞击时,突光层发光。突光材料可以与场致发射显不器(FED)中所使用的突光材料相同。可以通过喷射、浆料沉降或电泳沉积(EH))的一种或多种来沉积阳极408。在施加导电层之前，可以将漆应用于阳极上，以稳定冷阴极照明设备中的荧光层。阳极408优选位于地电势，并且被保持在相对于施加到引出栅406和冷阴极404的电压呈阳性的电压处。从冷阴极404发出的电子朝向引出栅406加速且通过引出栅406，并且朝向阳极408进ー步加速，在阳极408处,该电子撞击阳极408的突光层,刺激阳极的突光层发光。在实施方式中，冷阴极404和引出栅406之间的如以每毫米伏表示的场强大于引出栅406和阳极408之间的场强。在一个实施方式中，阳极408由施加在透明且导电的铟锡氧化层(或其他导电层)上的荧光层形成，该铟锡氧化层(或其他导电层)形成于管402的内部。在另ー个实施方式中，阳极408由应用于管402内部的荧光层形成，管402内部具有应用于荧光层上的薄铝层，其中电子穿过铝层以激发荧光层。在此实施方式中，铝层还用作反射通过设备302的荧光层所产生的光的反射镜。铝层可以具有400-900纳米的厚度。 图5示出了通过图3和4的冷阴极照明设备302的A-A所得到的横截面，示出了形成为网状物(mesh)的引出栅404。具体地，引出栅406由导电网状物形成，网状物环绕冷阴极404，以在距冷阴极404的距离R处形成圆筒，以形成冷阴极与引出器的组件416。任选地，吸气材料407被施加到阳极408的至少一部分上。在另ー个实施方式中，吸气材料407被施加到引出栅406的外表面的至少一部分。在实施方式中，传统吸气材料包含在管402中且连接到外部插脚，以使用传统的闪燃技木。图6示出了在替代实施例中通过图3和4的冷阴极照明设备302的A-A得到的横截面，其中，通过设置多个与冷阴极404大体平行且与冷阴极404隔开距离R的等距导电线(或杆)来形成引出栅406，以形成冷阴极与引出器的组件416。图7示出图6实施方式中增加了导线706的实施方式，导线706在冷阴极404的整个长度上绕线606的外部螺旋缠绕，以形成引出栅406，因此形成冷阴极与引出器的组件416。在此实施方式中，因为线606用于支撑用作引出栅的导线，所以线606可以由绝缘材料形成。可替代地，线606可以为导电材料。在实施方式中，导线706通过选自卷边、钎焊 或激光焊接等的一种或多种技术机械地附接到线606上。图8A示出图3的冷阴极照明设备302的第一示例性端部800的分解图。在ー个结构的实施例中，管端部826具有馈通插脚414A，如图8A所示。管端部826还形成有抽真空管828，只要两个端部被附接至管402，抽真空管828就用于将管402抽成真空和密封。具有附接的部件824的至少ー个电路板822连接到插脚414A上，并且电路被封装在介电材料811中以形成端部单元310A。端部单元310A可以包括连接器832、834和836，连接器832、834和836提供从功率转换器311A分别到冷阴极404、引出栅406的电连接(和可选的机械支撑)和到阳极408的电连接。在替代的实施例中，电路板822直接连接到冷阴极404和引出栅406，以使冷阴极404和引出栅406的端部也被封装在端部单元310A的介电材料811中。电路板822还可以构造为柔性电路，柔性电路的形状被设计成(例如被卷边地)装配在管402内。ー个以上的连接器836可以径向地设置在端部单元310A周围并且可以是弹性的以便一旦端部单元3IOA位于管402内，连接器836就提供与阳极408的接触和任选地对端部单元310A的机械支撑。连接器832和834可以直接地附接至冷阴极404和引出栅406，或者可以与ー个或多个弹簧附接以分别向冷阴极和404和引出栅406提供张力，如下面详细示出的。一旦管端部826被附接至管402并且通过抽真空管828抽空空气以在设备302中形成真空，就密封抽真空管828 (例如通过加热收缩)并且施加端盖412A (例如使用封装型材料)。设备302的另一端可以与端部800相似，或者可以不包括电子电路，在这种情况下冷阴极404、引出栅406和阳极408从设备302的单个端部被供电。图8B示出了图3和4的冷阴极照明设备302的第二示例性端部850的分解图，第ニ示例性端部850与图8A的第一示例性端部800相似，且与第一示例性端部800相反位于管402的另一端。端部単元310B包括与功率转换器311A相似的功率转换器311B，并且分别经由连接器852、854和856为冷阴极404、引出栅406和阳极408提供功率。端部单元310B还为冷阴极404和引出栅406提供机械支撑，以在端部单元310A和310B之间优选地借助张カ支撑冷阴极404和引出栅406。在另ー个实施方式中，功率转换器311B直接连接到冷阴极404和引出栅406的ー个或两个，在这种情况下冷阴极404和引出栅406的端部被封装在端部单元3IOB的介电材料811中。
图SC示出图3和4的冷阴极照明设备302的替代的第二示例性端部870的分解图，第二示例性端部870包括分别用于冷阴极404和引出栅406的机械支撑件874、876。在此实施方式中，端部単元310B不包括第二功率转换器311B，但是仍然通过支撑件872和874、或者通过直接将冷阴极404和引出栅406的端部封装在介电材料811中，向冷阴极404和引出栅406提供机械支撑。图8D示出图3和4的冷阴极照明设备302的替代的第二示例性端部880的分解图，示出了使用弹簧882、884以分别向冷阴极404和引出栅406提供机械张カ和支撑。如图8D所示，弹簧882和884可以被部分地封装或者以其他方式固定到端部单元310B的封装材料811中。虽然示出锥形弹簧882、884，但是在不背离本发明范围的情况下，也可以使用其他类型的弹簧，以牵拉和支撑冷阴极404和引出栅406。在图8D的实施例中，弹簧882为冷阴极404提供张カ和支撑，弹簧884经由圆盘886为引出栅406提供张カ和支撑。弹簧884也可以直接附接至引出栅406，并且可以省略圆盘886。 端部800和850 (或者如果用于取代端部850的端部870)的一个或两个可以包括弹簧882、884，以在组装设备302时将张力施加到冷阴极402和/或引出栅404。一旦完成组装，设备302就呈现出与现有技术的荧光管相同的形状系数，因此可以使设备302能够替换现有照明设备中的荧光管。图9示出了当在机械恶劣环境(例如振动或改变的G力)中使用时，在设备302的长度上保持冷阴极404和引出栅406之间的间隔的第一示例性结构900。电绝缘间隔件902 (例如由介电材料制成)形成为圆盘，该圆盘的直径基本上等于引出栅406的内径，该圆盘具有直径基本上等于冷阴极404直径的中心孔。一个或多个间隔件902可以设置在冷阴极404上和引出栅406中，以在设备302的长度上阻止冷阴极404和引出栅406之间的距离(例如，图5的距离R)的不必要的变化。图10示出了ー种使用间隔件1002的示例性结构1000，间隔件1002形成为圆盘，圆盘的直径基本等于管402的内径，圆盘具有直径基本等于引出栅406外径的中心孔。ー个或多个间隔件1002设置在引出栅406上和管402中，以在设备302的长度上使引出栅406与阳极408保持等距。图11示出了一种示例性结构1100，示例性结构1100使用图9的间隔件902和图10的间隔件，以在管402中保持冷阴极404和引出栅406的位置。图12是示出了用于构造图3和4的冷阴极照明设备302的一个示例性方法1200的流程图。在步骤1202中，方法1200形成透明管并且将阳极应用于透明管的内部。在步骤1202的一个实施例中，使用本领域已知的エ艺形成透明管402，通过喷射、浆料、沉降和EPD的ー种或多种将阳极408沉积在透明管402的内部上。在1204步骤，方法1200形成两个功率转换器电路。在步骤1204的一个实施例中，电路板822组装有部件824，以形成功率转换器电路311A和311B。在步骤1206中，方法1200将具有两个馈通插脚的管端部附接至每个功率转换器电路，并且使用介电材料封装每个电路。管端部的ー个还具有抽真空管。在步骤1206的一个实施例中，图8A中具有馈通插脚414A和抽真空管828的管端部826连接到功率转换器电路311A，转换器电路31IA被封装在介电材料811中以形成端部单元310A。图6B的管端部858经由插脚414B附接至转换器电路311B，转换器电路311B被封装在介电材料811中以形成端部单元310B。
在步骤1208中，方法1200通过将发射表面应用于导电线或杆上来形成冷阴极。在步骤1208的一个实施例中，在铝线的表面上形成碳沉积。在另ー实施例中，铜管的外表面被刻蚀以形成发射表面，例如増加表面面积。在步骤1210中，方法1200形成具有导电网状物的引出栅,导电网状物基本是圆筒形，并且该方法将吸气材料应用于网状物的外表面。在步骤1210的一个实施例中，玻璃纤维网状管涂有导电材料以形成引出栅406，吸气材料407被施加到引出栅406的外表面的至少一部分。在步骤1210的另ー实施例中，多个导线606和螺旋形包裹线706形成引出栅406，吸气材料407被应用于线606和/或线706的至少一部分上。在步骤1212中，方法1200将冷阴极插入到引出栅的中心。在步骤1212的ー个实施例中，冷阴极404插入到引出栅406中。在步骤1212的另ー实施例中，图9的一个或多个间隔件902插入到冷阴极404上，然后冷阴极404和间隔件902插入到引出栅406中。在步骤1214中，方法1200将封装的功率转换器电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的每个端部。在步骤1214的一个实施例中，封装的转换器电路311A的连接器 832和834 (图8A)分别连接到组装后的冷阴极404和引出栅406的一端，封装的转换器电路311B的连接器852和854 (图8B)分别连接到组装后的冷阴极404和引出栅406的另一端。在步骤1214的另ー实施例中，至少ー个端部单元310包括一个或多个弹簧884、882(图8D)，一个或多个弹簧884、882附接至冷阴极404和引出栅406，以提供机械支撑和可选的电连接。在1216步骤中，方法1200将封装的功率转换器、冷阴极与引出栅的组件插入到步骤1202的透明管中。在步骤1216的一个实施例中，端部单元310、冷阴极404与引出栅406的组件插入到管402中。在步骤1218中，方法1200将每个管端部焊接到透明管上。在步骤1218的ー个实施例中，使用本领域已知的技术将管端部826和858焊接至透明管402。在步骤1220中，方法1200使用抽真空管将透明管抽真空，然后密封抽真空管。在步骤1220的一个实施例中，通过从抽真空管828抽取空气以在管402中形成真空，然后通过加热和收缩抽真空管828的玻璃来密封抽真空管828。在步骤1222中，方法1200使吸气材料闪燃(flash)。在步骤1222的一个实施例中，电磁能被外部施加到管402，以使吸气材料407闪燃。在步骤1224中，方法1200将端盖应用于透明管的每个端部。在步骤1224的ー个实施例中，端盖412A和412B被应用于管402的两个端部并且填充有介电材料。在不背离本发明的范围的情况下，可以改变方法1200的步骤的顺序。在操作的一个实施例中，每个功率转换器311可选地经由调光器単元306从电源304接收功率，并且产生用于冷阴极404、引出栅406和阳极408中的每个的电势。引出栅406的电势大于冷阴极404的电势，电子从冷阴极404朝向引出栅406发射。阳极408的电势高于引出栅406的电势，电子从引出栅朝向阳极加速。电子撞击阳极并且激发阳极的荧光材料，从而从照明设备302发出光。在包括调光器単元306的情况下，每个功率转换器311响应于调光器单元306，相对于冷阴极404改变弓丨出栅406的电势，因此改变设备302发出的光的量。功率转换器311可以分析从调光器单元306进入插脚414的电功率的波形，以确定调光器単元306的设置，相应地调整引出栅406的电压。
图13示出在替代实施例中的冷阴极发光设备1300的ー个端部，冷阴极发光设备1300与图3和4的设备相似，但是具有设置在透明管1302外部的端部单元1310。设备1300包括与图4的设备302的冷阴极404、引出栅406和阳极层408基本相似的冷阴极1304、弓丨出栅1306和阳极层1308。电连接器1324、1326和1328通过透明管1302的端部，以分别提供从功率转换器単元1311中的电子器件到冷阴极1304、引出栅1306和阳极层1308的连接。连接器1324、1326和1328均可具有通过透明管1302端部的一个或多个电导体。功率转换器単元1311具有连接到外部电功率源的两个外部插脚1314。插脚1314与设备302的插脚414相似。转换器单元1311连接到连接器1324、1326和1328，然后被封装在介电材料中以形成端部単元1310。端盖1312可以应用于设备1302的端部。图14示出了配有爱迪生螺纹连接件的一个示例性冷阴极照明设备1400，爱迪生螺纹连接件可以使设备1400在传统的爱迪生螺旋照明器材中使用。设备1400具有在透明管1402中形成的冷阴极1404、引出栅1406和阳极层1408。冷阴极1404、引出栅1406和阳极层1408与设备302的冷阴极404、引出栅406和阳极层408相似。功率转换器单元1411形成于管1402的外部，并且被封装在介电材料中以形成端部単元1410。功率转换器単元1411与设备302的转换器単元311相似。但是，端部単元1410具有爱迪生螺纹，爱迪生螺 纹电和机械地与传统照明器材的螺纹插座耦接，并且为设备1400提供功率和支撑。设备1400的自由端部1432被显示为圆的，但是在不背离本发明的范围的情况下，可以形成为其他形状。在透明管1402中，在端部1432处，可以包括机械支撑件1434以支撑冷阴极1404和引出栅1406。可替代地，可以在管1402中包括与图9和10的间隔件902和1002相似的间隔件，以支撑冷阴极1404和引出栅1406。在未更改的现有技术荧光照明器材中，电源的零线通常连接到器材的第一端，电源的火线与镇流器串联连接到器材的另一端。通常，镇流器用于使接收的电压升高和限制通过荧光管的电流，以使管工作在额定功率(例如40瓦特)。图15示出设置为在未更改的荧光管照明器材(例如图I的器材100)中工作的一个示例性冷阴极照明设备1500，其中冷阴极照明设备1500替代传统荧光管(例如荧光管102)。冷阴极照明设备1500包括透明管1502中的冷阴极1504、引出栅1506和阳极层1508。功率转换器1511被封装在一个端部単元1510A中且电连接到第一插脚1514A。为了清楚起见，未示出功率转换器1511与冷阴极1504之间、引出栅1506与阳极层1508之间的电连接。冷阴极1504形成为圆筒形管，以使包覆在绝缘材料1540中的其他的电连接件1540可以通过冷阴极1504，而不会影响冷阴极1504的操作。连接件1540将功率转换器1511连接到设备1500的另一端处的插脚1514B上。因为冷阴极照明设备1500的效率大于传统荧光管的效率，当冷阴极照明设备1500安装在传统荧光灯器材中时，功率转换器1511通过器材的镇流器接收足够的功率以正常操作。器材中任何传统的荧光管启辉器都不存在于电路中，并且可以任选地从设备移除。功率转换器1511转换通过镇流器(如果其保留在电路中)接收的功率，以向冷阴极1504、引出栅1506和阳极层1508提供电势，以使设备1500与图4的设备302以类似的方式操作。但是，应当注意，如果器材的镇流器仍然保留在电路中，负载的功率因数可能不是最优的。在ー个操作实施例中，功率转换器311任选地经由调光器単元306从电源304接收功率，并且产生用于冷阴极1504、引出栅1506和阳极408的每个的电势。引出栅1506的电势大于冷阴极1504的电势，电子从冷阴极1504朝向引出栅1506发射。阳极408的电势高于引出栅1506的电势，电子从引出栅朝向阳极加速。电子撞击阳极并且激发阳极的荧光材料，从而从照明设备302发出光。在包括调光器単元306的情况下，功率转换器311响应于调光器单元306，相对于冷阴极1504改变引出栅1506的电势，因此改变设备302发出的光的量。功率转换器311可以分析从调光器単元306进入插脚414的电功率的波形，以确定调光器単元306的设置，因此调整引出栅1506的电压。图16示出包括在图3的冷阴极照明设备302中使用的冷阴极1604和导电纤维1606的示例性冷阴极与引出栅的组件1600的一部分。图17示出了沿图16的冷阴极与引 出器的组件1600的平面A-A得到的横截面。通过以下说明将很好地了解图16和17。冷阴极1604和导电纤维1606之间的距离确定它们之间所需要的电压电势，以从冷阴极引出电子。当此距离增加时，所需的电压电势以指数方式増加。因此，此距离变化的公差应该很小。冷阴极1604可以制作为具有电子发射外表面1605的线、杆和管。在实施方式中，冷阴极1604具有管状结构，以在保持強度的同时减轻重量，这样在一端或两端处进行附接时，在冷阴极照明设备的长度上冷阴极1604基本上是自支撑的。在冷阴极1604的操作(电子发射)长度上，间隔纤维1622在第一方向中以节距Pl缠绕在冷阴极1604周围。间隔纤维1622是具有基本均匀的直径的绝缘体，可以选择直径以提供发射表面1605和引出导体1606之间的间隙1624。间隔纤维1622例如是玻璃或塑料丝束，例如光纤。导电纤维1606在与第一方向相反的方向中以大于节距Pl的节距P2缠绕在冷阴极1604和间隔纤维1622的周围，因此，导电纤维1606与冷阴极1604的发射面隔开的距离基本等于宽度1624。导电纤维1606例如是涂有导体的纤维丝束，该导体例如是铝或其他导电材料。与其他实施方式相比，使用间隔纤维1622可以提供更便宜且更受控的制造方案。节距Pl被选择为向导电纤维1606提供足够的支撑，同时为冷阴极1604留下可操作为电子发射的足够区域。导电纤维1606的直径和其抗弯性有助于在间隔纤维1622的缠绕之间保持与发射表面1605的距离1624。如果导电纤维1606具有低的抗弯性(即导电纤维1606具有较弱的自支撑性)，间隔纤维1604的节距Pl可以被减小以保持距离1624。图18是示出用于在冷阴极照明设备中使用的、在绝缘管1802上形成的冷阴极发射表面1804和引出导体1806的替代结构的横截面。图19是以更加详细的方式示出图18的绝缘管1802的一部分1820的横截面。图20是示出加上图18的冷阴极发射表面1804和引出导体1806的图18的绝缘管的一部分1820的横截面。图24是示出了用于制造图18、19和20的冷阴极与引出器的组件1800的一个示例性方法2400的流程图。通过以下说明将更好地理解图18、19、20和24。在步骤2402中，由绝缘材料(例如玻璃、陶瓷)形成绝缘管1802,绝缘管的外径为5-500mm。在步骤2404中，例如通过挤压或刻蚀，在绝缘管1802的外表面上纵向形成多个沟槽1803，每个沟槽具有宽度1808、深度1810和间距1812。宽度1808的范围是l_5mm，深度1810的范围是0. 5-2mm。任选地，在步骤2406中，在每个沟槽1803中沉积冷阴极导体(未示出)，在冷阴极导体上将形成冷阴极发射表面1804。在步骤2408中，在每个沟槽1803中(任选地在步骤2406 (如果包括的话)的冷阴极导体上)沉积冷阴极发射表面1804。在步骤2410中，在绝缘管1802的其余外表面上沉积引出导体1806。方法2400的刻蚀和沉积处理可以与半导体制造行业中那些已知的处理类似。在不背离本发明的范围的情况下， 可以改变这些处理(步骤)的顺序。例如，在进行刻蚀以形成沟槽1803和/或沉积冷阴极发射表面1804之前，可以将引出导体1806沉积在绝缘管1802的外表面上。虽然在图18、19和20的实施例中示出了基本方形的沟槽截面，但是可以以其他截面形状形成沟槽1803，以在引出导体1806和冷阴极发射表面之间形成电场，从而从冷阴极发射表面1804发射电子。沟槽可以具有选自以下形状的截面形状矩形、上宽下窄的梯形和下窄上宽的梯形。在替代的实施例中，绝缘管1802是绝缘材料的实心杆。在又ー实施方式中，绝缘管1802是导电管或杆，在绝缘管1802上沉积绝缘材料涂层，然后进行刻蚀、刻痕或打磨以露出导电表面。然后，引出导体1806沉积在绝缘材料涂层上。图21示出了构造为传统荧光管替代物且基于所包含的等离子体电子发射器的示例性灯2100的一部分。图22是通过图21的灯2100的B-B得到的横截面。通过以下说明将很好地了解图21和22。灯2100具有透明管2102，透明管2102具有形成阳极2108的内涂层。管2102例如是玻璃或其他类似的材料。阳极2108例如由荧光层和导电层形成。导线2104纵向穿过管2102的中心，并且由管形网状物2106所围绕，网状物2106与线2104等距地设置。透明管2102在每个端部处封闭，并且电连接穿过至少一个端部以提供与线2104、网状物2106和阳极2108的电连接。管2102填充有低压(10-1000毫托)气体，该气体例如是惰性气体(例如氖气、IS气、氣气)或者它们的混合或者其他非反应气体。在实施方式中，网状物2106和阳极2108之间的距离为3mm-10mm ;线2104和网状物2106之间的距离为0. 5cm-5cm ;线2104 的直径为 0. 04mm-Q. 5mm。在ー个操作实施例中，阳极2108基本保持在地电势，IOkV的电势处，示例性地由电池2132表示，被施加于阳极2108和网状物2106之间，以使网状物2106相对于阳极2108呈阴性。100V和1000V之间的第二电势，由电池2134示例性的表示，被施加于网状物2106和线2104之间，以使线2104为比网状物2106更加阳性，但是相对于阳极2108仍然呈阴性。网状物2106和线2104之间的电压在网状物2106和线2104之间的间隙2112中产生等离子。因为等离子具有负电阻率，所以通过等离子的电流例如受到镇流器或其他这种电子电路的限制。a和/或0发射体可以包含在间隙2112中，以便于等离子的点火。如本领域中已知的Paschen定律可以用于预测电压，在该电压处，在给定气体压カ处，对电极(例如网状物2106和线2104)之间给定的距离，为给定的气体类型形成等离子。在灯2100中，与阳极2108相比，网状物2106基本上更接近于线2104，以使等离子形成于线2104和网状物2106之间的间隙2112中，而不是形成于网状物2106和阳极2108之间的间隙2110中。等离子中的某些自由电子穿过网状物2106，且通过阳极2108和网状物2106之间的电场朝向阳极2108 (和突光层)加速,从而通过突光材料产生光,且将光从设备输出。
当形成等离子时，例如IOmA的电流在线2104和网状物2106之间流动，因此约需要IW的功率。在相同的实施方式中，网状物2106和阳极2108之间流动的电流例如是1mA，因此需要IOW的功率。图23示出了用于制作冷阴极荧光管替代物的照明设备的一个示例性方法2300，该照明设备使用与图3和4的冷阴极照明设备类似的设备中的图16和17的冷阴极和引出导体。在步骤2302中，方法2300形成透明管且将阳极应用于透明管的内部。在步骤2302的一个实施例中，形成透明管402且将阳极408应用于管402的内表面。在步骤2304中，方法2300形成第一端部单兀，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚。在步骤2304的一个实施例中，封装在介电材料811中的功率转换器311A、具有抽真空管828的第一管端部826、和馈通插脚414A相组合以形成端部単元310A。
在步骤2306中，方法2300由介电材料形成第二端部单元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部。在步骤2306的一个实施例中，管端部858和插脚414B相结合，插脚414B被封装在介电材料811中以形成端部单元310B。在步骤2308中，方法2300从(a)导线、(b)导电杆、(c)导电管、(d)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的ー个形成具有发射表面的冷阴极。在步骤2308的一个实施例中，冷阴极1604形成为具有电子发射表面1605的导电管。在步骤2310中，方法2300在第一方向中以第一节距将间隔纤维缠绕在冷阴极的周围。在步骤2310的一个实施例中，间隔纤维1622在第一方向中以节距Pl缠绕在冷阴极1604的周围。在步骤2312中，方法2300在与第一方向相反的方向中以第二节距将引出导体缠绕在间隔纤維和冷阴极周围。在步骤2312的一个实施例中，引出导体1606在与间隔纤维1622相反的缠绕方向中以节距P2缠绕在冷阴极1604和间隔纤维1622的周围。在步骤2314中，方法2300将第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出导体的组件的第一端。在步骤2314的一个实施例中，端部単元310A电和机械地附接至冷阴极1604的第一端和引出导体1606的第一端。在步骤2316中，方法2300将第二端部单元机械地附接至冷阴极与引出导体的组件的第二端。在步骤2316的一个实施例中，端部単元310B机械地附接至冷阴极1604的另一端。在步骤2318中，方法2300将冷阴极与引出导体的组件的第一和第二端部插入到透明管中。在步骤2318的一个实施例中，端部单元310A、310B、冷阴极1604、间隔纤维1622和引出导体1606被插入到透明管402中。在步骤2320中，方法2300将第一管端部附接至透明管的第一端和将第二管端部附接至透明管的另一端。在步骤2320的一个实施例中，使用本领域已知技术将管端部826和858焊接至透明管402，在步骤2322中，方法2300将透明管抽真空，填充低压惰性气体和密封。在步骤2322的一个实施例中，通过从抽真空管828抽取空气在管402中形成真空，然后通过抽真空管828引入诸如氮气(或其他适当的气体、然后将诸如惰性气体或其混合物)的惰性气体，以使管402填充有低压(例如10-1000毫托)氮气(或其他适当的气体)，然后通过加热和收缩抽真空管828的玻璃来密封抽真空管828。在步骤2324中，方法2300将第一和第二端盖应用于透明管的第一和第二端。在步骤2324的一个实施例中，端盖412A和412B应用于管402的两端并且填充有介电材料。在不背离本发明的范围的情况下，可以改变2300的步骤的顺序。可以分别基于期望的输出光谱选择图4、13、14、15和21的阳极408、1308、1408、1508和2108的荧光层中使用的荧光材料。例如，在发光设备用于促进植物生长的情况下，可以选择突光材料，以使发光设备输出与自然光基本相似的光谱。在不背离本发明的范围的情况下，可以对上述方法和系统进行改变。例如，为了减轻设备302的重量，冷阴极404和/或引出栅406可以由涂有导电材料的一个或多个非导电材料构成。因此，应该注意，上述说明书及附图中所包括的内容应该解释为示例性的，而 非限制性的。权利要求书g在覆盖本文中描述的所有的一般和具体的特征以及本方法和系统的范围的所有表述，根据语言都应被认为落入权利要求的范围中。
权利要求
1.作为荧光管替代物的冷阴极照明设备，包括 透明管； 冷阴极，形成为具有电子发射表面且通过所述透明管的中心的线或杆； 引出栅，形成为环绕所述冷阴极且与所述冷阴极间隔开，具有小于所述透明管的内径的外径； 阳极，形成于所述透明管的内表面且包括荧光材料和导电材料； 第一端部単元，包括第一功率转换电路，所述第一功率转换电路具有与所述冷阴极、所述引出栅和所述阳极的每ー个的电连接；以及 第一电接触装置，用于提供与所述第一功率转换电路的电连接和为所述第一端部単元提供机械支撑，所述第一电接触装置选自至少两个插脚或爱迪生螺旋座。
其中，在所述透明管中保持真空，所述第一功率转换器将应用于所述设备的电功率转换为应用于所述冷阴极的第一电势、应用于所述引出栅的第二电势和应用于所述阳极的第三电势，以使从所述冷阴极发射的电子朝向所述阳极加速，且从所述荧光管替代物的发光设备发出光。
2.如权利要求I所述的设备，还包括由介电材料形成的第二端部単元，以向所述冷阴极和所述引出栅提供机械支撑。
3.如权利要求2所述的设备，所述第二端部单元还包括第二功率转换电路，所述第二功率转换电路用于将应用于所述第二电馈通插脚的电功率转换成应用于所述冷阴极的所述第一电势、应用于所述引出栅的所述第二电势和应用于所述阳极的所述第三电势。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述第二端部单元设置在所述透明管的第二端中。
5.如权利要求3所述的设备，还包括一个或多个弹簧，用于保持所述第二端与(a)所述冷阴极和(b)所述引出栅之ー或二者之间的张力。
6.如权利要求3所述的设备，还包括第二电插脚，用于为所述第二端部単元提供机械支撑。
7.如权利要求I所述的设备，其中，所述第一端部单元设置在所述透明管的第一端中。
8.如权利要求I所述的设备，其中所述冷阴极形成为管，所述设备还包括贯穿所述冷阴极的所述中心且通过电绝缘材料与所述冷阴极绝缘的导线，所述导线将功率从所述设备的第一端传导到所述设备的第二端。
9.如权利要求I所述的设备，其中，所述设备能够在未更改的传统荧光器材中工作。
10.如权利要求I所述的设备，还包括一个或多个间隔件，位于所述冷阴极和所述引出栅之间，以保持所述冷阴极和所述引出栅之间的距离，所述间隔件由绝缘型材料形成。
11.如权利要求I所述的设备，还包括一个或多个间隔件，位于所述引出栅和所述阳极层之间，以保持所述引出栅和所述阳极层之间的距离，所述间隔件由绝缘型材料形成。
12.如权利要求I所述的设备，还包括吸气材料，形成于所述设备的部件的外表面上，其中所述设备的部件选自所述引出栅或所述阳极，所述吸气材料能够通过外部施加电磁能而闪燃。
13.如权利要求I所述的设备，所述引出栅由形成为圆筒的金属网状材料形成。
14.如权利要求I所述的设备，所述引出栅由选自线或杆的多个部件形成，所述部件绕所述冷阴极基本对称地间隔开且距所述冷阴极基本恒定的距离。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述部件是导电的。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述部件是非导电的，所述设备还包括绕所述部件螺旋缠绕的导线。
17.用于制作发光设备的方法，包括 形成透明管且将阳极应用于所述透明管的内部； 形成第一端部単元，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚； 由介电材料形成第二端部単元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部； 由(a)导线、(b)导电杆、(C)导电管、(d)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的ー个形成具有发射表面的冷阴极； 形成内径比所述冷阴极的外径大的基本圆筒形引出栅； 将所述冷阴极插入到所述引出栅的中心； 将所述第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第一端； 将所述第二端部単元机械地附接至所述冷阴极与引出栅的组件的第二端； 将所述第一端部単元、所述第二端部単元、所述冷阴极与引出栅的组件插入到所述透明管中； 将所述第一管端部附接至所述透明管的第一端，且将所述第二管端部附接至所述透明管的另一端； 将所述透明管抽成真空和密封；以及 将第一端盖和第二端盖应用于所述透明管的第一端和第二端。
18.如权利要求17所述的方法，还包括 将吸气剂应用于选自所述引出栅的至少一部分外表面或至少一部分所述阳极的部件上；以及 一旦所述透明管被抽成真空，就使所述吸气材料闪燃。
19.如权利要求17所述的方法，形成所述第二端部単元的步骤包括加入第二功率转换器电路。
20.用于制作发光设备以替代物荧光管的方法，包括 形成透明管且将阳极应用于所述透明管的内部； 形成第一端部単元，以包括具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚； 由介电材料形成第二端部単元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部； 由(a)导线、(b)导电杆、(C)导电管、Cd)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的ー个形成具有发射表面的冷阴极； 形成内径比所述冷阴极的外径大的基本圆筒形引出栅； 将所述冷阴极插入到所述引出栅的中心； 将所述第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第一端； 将所述第二端部単元机械地附接至所述冷阴极与引出栅的组件的第二端； 将所述第一端、所述第二端、和所述冷阴极与引出栅的组件插入到所述透明管中；将所述第一管端部附接至所述透明管的第一端，且将所述第二管端部附接至所述透明管的另一端；将所述透明管抽成真空和密封； 形成被封装在介电材料中的第一功率转换器电路，将所述第一功率转换器电路经由所述第一馈通插脚电连接到所述阳极、所述冷阴极和所述引出栅，所述第一功率转换器电路具有电插脚，以连接到电源和机械地支撑所述第一功率转换器电路和所述透明管；以及将第一端盖应用于第一功率转换器并将第二端盖应用于所述透明管的第二端。
21.如权利要求20所述的方法，还包括 将吸气剂应用于选自所述引出栅的外表面或所述阳极的所述设备的部件的至少一部分上；以及 一旦所述透明管被抽成真空，就使所述吸气材料闪燃。
22.如权利要求20所述的方法，形成所述第二端部単元的步骤包括加入第二功率转换器电路。
23.冷阴极发光设备，包括 透明管； 冷阴极，具有基本圆柱形的电子发射表面和通过所述透明管的中心； 间隔纤维，在第一方向中以第一节距绕所述冷阴极缠绕； 导电纤维，在与第一方向相反的方向中以第二节距绕所述冷阴极和所述间隔纤维缠绕，以使所述导电纤维通过所述间隔纤维与所述冷阴极间隔开； 阳极，形成于所述透明管的内表面且包括荧光材料和导电材料；以及第一端部単元，包括被封装在介电材料中的第一功率转换电路，所述第一功率转换电路具有与所述冷阴极、所述导电纤维和所述阳极的每ー个的电连接； 其中，在所述透明管中保持真空，所述第一功率转换器将应用于所述设备的电功率转换为应用于所述冷阴极的第一电势、应用于所述导电纤维的第二电势和应用于所述阳极的第三电势，以使从所述冷阴极发射的电子朝向所述阳极加速，且从荧光管替代物的发光设备发出光。
24.如权利要求23所述的冷阴极发光设备，其中，所述第二节距大于所述第一节距。
25.如权利要求23所述的冷阴极发光设备，其中，所述间隔纤维具有与所述冷阴极和所述导电纤维之间所需的间距相等的基本均匀的直径。
26.用于制作发光设备以替代物荧光管的方法，包括 形成透明管且将阳极应用于所述透明管的内部； 形成第一端部単元，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚； 由介电材料形成第二端部単元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部； 由(a)导线、(b)导电杆、(C)导电管、(d)涂有导电材料的非导电杆和(e)涂有导电材料的非导电管中的ー个形成具有发射表面的冷阴极； 在第一方向中以第一节距将间隔纤维绕所述冷阴极缠绕； 在与所述第一方向相反的方向中以第二节距将导电纤维绕所述间隔纤维和所述冷阴极缠绕，以形成冷阴极与引出器的组件； 将所述第一端部单元电和机械地附接至所述冷阴极与引出器的组件的第一端； 将所述第二端部単元机械地附接至冷阴极与导电纤维的组件的第二端；将所述第一端、所述第二端、和所述冷阴极与导电纤维的组件插入到所述透明管中；将所述第一管端部连接到所述透明管的第一端，且将所述第二管端部连接到所述透明管的另一端； 将所述透明管抽成真空、填充低压惰性气体和密封； 将第一端盖和第二端盖应用于所述透明管的第一端和第二端。
27.冷阴极发光设备，包括 透明管； 绝缘管，通过所述透明管的中心，具有在所述管的外表面上纵向形成的多个沟槽，具有在每个所述沟槽底部形成的发射导电材料，以及在所述沟槽之间的所述管的所述外表面上形成的引出导体； 阳极，形成于所述透明管的内表面且包括荧光材料和导电材料；以及第一端部単元，包括被封装在介电材料中的第一功率转换电路，所述第一功率转换电路具有与所述发射导电材料、所述引出导体和所述阳极的每ー个的电连接； 其中，在所述透明管中保持真空，所述第一功率转换器将应用于所述设备的电功率转换为应用于所述发射导体的第一电势、应用于所述引出导体的第二电势和应用于所述阳极的第三电势，以使从所述发射导体发射的电子朝向所述阳极加速，且从荧光管替代物的发光设备发出光。
28.如权利要求27所述的冷阴极发光设备，每个所述沟槽的深度是基本恒定的，以当施加所述第一电势和所述第二电势吋，使所述发射导电材料和所述引出导体之间的间距基本均匀地从所述发射导体弓丨出电子。
29.发光设备，包括 透明管； 第一阳极，通过所述透明管的中心； 圆筒形网状物，通过所述透明管的中心且围绕所述第一阳极； 第二阳极，形成于所述透明管的内表面且包括荧光材料和导电材料；以及第一端部単元，包括被封装在介电材料中的第一功率转换电路，所述第一功率转换电路具有与所述发射导电材料、所述引出导体和所述阳极的每ー个的电连接； 其中，在所述透明管中保持低压气体，所述第一功率转换器将应用于所述设备的电功率转换为应用于所述第一阳极的第一电势、应用于所述圆筒形网状物的第二电势、和应用于所述第二阳极的第三电势，以使等离子形成于所述第一阳极和所述圆筒形网状物之间的第一间隙中，而不是形成于所述圆筒形网状物和所述第二阳极之间的第二间隙中，并且所述等离子的自由电子从所述圆筒形网状物发射并且朝向所述第二阳极加速，因此从所述发光设备发出光。
全文摘要
冷阴极照明设备是荧光管替代物并且具有透明管和冷阴极，冷阴极形成为具有电子发射表面和通过透明管的中心的线或杆。引出栅形成为环绕冷阴极并且与冷阴极间隔开，引出栅的外径小于透明管的内径。荧光材料和导电材料在透明管的内表面上形成阳极。在透明管中保持真空，端部单元中的功率转换电路将电功率转换成应用于冷阴极的第一电势、应用于引出栅的第二电势和应用于阳极的第三电势。电子被从冷阴极发射并且朝向阳极加速，光从荧光管替代物的发光设备发出。
文档编号H01J61/02GK102714129SQ201080058002
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者安德拉斯·库赛, 理查德·N·贺婴 申请人:Vu1公司