专利名称：照明用冷阴极型荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于照明的冷阴极型荧光灯(CCFL =Cold CathodeFluorescent Lamp)，尤其涉及一种照明用的高效率、长寿命的冷阴极型荧光灯(HCL，High efficiency Long life Cold cathode fluorescent Lamp)，其通过改善了冷阴极型荧光灯的管电流、光效率、亮度及寿命，除常规用作LCD显示器的背光源、传真机的扫描光源、复印机的擦除器灯外，还用作照明光源。
背景技术：
在现有技术中，冷阴极型荧光灯用作例如LCD显示器的背光源、传真机的扫描光源、复印机的擦除器灯的光源，对冷阴极型荧光灯只用约4 5mA的管电流就能够使这些装置获得所需亮度等级。该冷阴极型荧光灯包括在玻璃管两端设置的杯状电极和通过在玻璃管内部涂敷荧光材料形成的荧光层。另外，在玻璃管内封入氖气、氩气、氙气等稀有气体和微量的水银。若向玻璃管两端的杯状电极施加高电压，则存在于玻璃管内的少量的电子离子化被封入的稀有气体，而离子化了的稀有气体撞击杯状电极，将从杯状电极放射二次电子 (其称之为辉光放电)。而所述二次电子撞击水银，将从水银中放射出紫外线，之后，从水银放射出的紫外线照射形成于玻璃管内壁的荧光层，则荧光物质放射可视光线。此时，玻璃管内部的管电流为约4 5mA左右。但是，如要使冷阴极型荧光灯获得用于照明的亮度，则需使管电流达到IOmA以上。在现有技术中，冷阴极型荧光灯的电极成形为杯子的形状以增加内部面积。另外， 电极材料主要使用镍(Ni)，这是因为镍的熔融点相对较低，且成形性好，能够容易地成形为例如杯子形状的期望形状。但是，镍或镍合金存在逸出功高，溅射系数高等缺点。为了提高杯状电极的溅射耐性，虽然使用利用铌(Nb)或钇(Y)合金成形的镍合金杯状电极，但在镍合金材料电极的情况下，若将管电流提高至10mA，则因溅射太多而缩短寿命。溅射可在电极产生过多的热，明显降低发光效能，而且，由于溅射而在玻璃管内壁形成溅射膜，从而难以获得照明所需的亮度等级。因此，镍或镍合金材料电极不适合用于管电流在5mA以上的冷阴极型荧光灯，而且，利用杯状镍电极或杯状镍合金电极，难以实现照明用冷阴极型荧光灯。而且，在现有技术中，因为增加面积是重点，因此，电极的大小过大。若电极的大小过大，则因在玻璃管内电极所占据的空间过大，从而缩短阳极区部分，降低发光效能，增加能量消耗，而这也是不适合将冷阴极型荧光灯用于照明的原因之一。
发明内容
本发明的第一目的在于克服将冷阴极型荧光灯用作一般照明时存在的上述问题而提供一种照明用冷阴极型荧光灯，所述冷阴极型荧光灯包括因利用低溅射系数和低逸出功的钨或钨合金而容易形成为杯状的冷阴极电极。
本发明的第二目的在于，提供一种照明用冷阴极型荧光灯，其可在最大限度地减少电极长度的同时，尽可能地提高亮度。本发明的第三目的在于，提供一种照明用冷阴极型荧光灯，其具有可容易地安装插入或拔出于一般热阴极型荧光灯插座的双线导线。本发明的第四目的在于，提供一种照明用冷阴极型荧光灯，其可通过降低放电维持电压来延长电极寿命。本发明的第五目的在于，提供一种照明用冷阴极型荧光灯，其具有容易完成发射极涂布及维持的结构。为了达到上述本发明的第一目的及第二目的，本发明的实施例提供一种照明用冷阴极型荧光灯，所述照明用冷阴极型荧光灯包括冷阴极电极，其中，每个所述冷阴极电极包括基底金属，连接到与电源相连接的导线的前端；线材(wire)螺旋直立体，其将钨或钨合金线材沿杯子形状的主体以螺旋结构缠绕而成并且在所述基底金属上向所述玻璃管的长度方向直立连接；以及发射极涂布线圈，插入于所述线材螺旋直立体内部且在其表面涂布发射极以引起电子的发射。为了达到上述本发明的第三目的，连接到基底金属的所述导线可以是两个，并使所述两根导线在所述基底金属上相互断路。为了达到上述本发明的第四目的，利用比所述线材螺旋直立体薄的钨或钨合金细线形成所述发射极涂布线圈之后，在细线表面涂布从氧化铯、氧化钡、氧化锶钙、氧化钇或氧化镁中选择的一种或两种以上的发射极。为了达到上述本发明的第五目的，所述发射极涂布线圈利用比所述线材螺旋直立体薄的钨或钨合金细线缠绕成细线线圈之后，再将上述细线线圈缠绕为螺旋形状以形成细线线圈的螺旋结构，并在所述细线线圈表面涂布从氧化铯、氧化钡、氧化锶钙、氧化钇或氧化镁中选择的一种或两种以上的发射极。如上所述，根据本发明，因具有钨或钨合金的双重线圈结构，因此，即使在管电流为IOmA以上的情况下，也能在维持溅射耐性的同时，以低逸出功、高亮度发光；可在最大限度地减少电极长度的同时，放射足够量的电子；通过在导线和线材螺旋直立体之间设置基底金属，容易安装可插入或拔出于一般热阴极型荧光灯插座的双线导线；将发射极涂布线圈用作内部线圈，可在低电压完成二次电子放射，从而降低放电维持电压，延长电极寿命； 内部线圈利用钨细线形成细线线圈之后，再将此细线线圈缠绕为螺旋形状而形成螺旋结构，并在其表面涂布发射极，从而发射极可被容易涂布及维持在内部线圈上。
为了进一步理解本发明的构思，下面提供了本发明的附图，所述附图并入本发明的说明书中并且作为说明书的一个组成部分。所述附图例示了本发明构思的示例性实施例，附图与说明书描述一起用于解释本发明构思的原理。在附图中图1为本发明的发射极涂布线圈的透视图；图2为本发明的冷阴极电极的分解透视图；图3为例示本发明的冷阴极电极的透视图；图4为将本发明的冷阴极电极插入玻璃管密封状态的部分透视图；以及
图5为本发明的照明用冷阴极型荧光灯的部分剖面图。*附图标记*1 冷阴极电极3 线材螺旋直立体5 发射极7 基底金属9a、9b:导线11 玻璃棒12:导线玻璃棒组装台13:玻璃熔接15 气体注入管17 玻璃管19 细线线圈21 发射极涂布线圈23 盖子25 绝缘体
具体实施例方式下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。 首先，如图4及图5所示，显示了用作照明灯的本发明的冷阴极型荧光灯。本发明的照明用冷阴极型荧光灯包括玻璃管17，在其内壁形成利用荧光物质形成的荧光层；一对冷阴极电极1，布置在玻璃管的两个端部。冷阴极电极1具有低溅射系数、低启动电压及低放电维持电压，但能够放射大量电子，从而可将冷阴极型荧光灯用于照明。在冷阴极型荧光灯中，荧光层通过使用荧光材料而形成于玻璃管17的内表面上，并且冷阴极电极1在玻璃管17的两端相对而设。交替向两端的冷阴极电极1施加高电压以从冷阴极电极1放射电子。本发明的特征则在于，改善此冷阴极电极1以提高溅射耐性，并以低放电启动电压及放电维持电压放射形成照明所需的管电流(IOmA以上)的大量电子，从而可将冷阴极型荧光灯用于照明。因此，本发明的冷阴极型荧光灯能够用作照明光源。结合图1对作为本发明最大特点的发射极涂布线圈21说明如下如图1所示，本发明的发射极涂布线圈21不仅具有易于涂布粉末状态的发射极5 且保留发射极5长时间不使其脱离的结构。根据图1所示的本发明的示例性实施例，利用比围绕发射极涂布线圈21布置的线材螺旋直立体3 (参见图2)薄的钨或钨合金细线(最佳直径为0. 02mm 0. 05mm)形成细线线圈19之后，再将上述细线线圈19缠绕为螺旋形状，以形成发射极涂布线圈21。发射极5选用粉末状态的氧化铯、氧化钡、氧化锶钙、氧化钇或氧化镁中选择的一种或两种以上的材料。为了便于电子放射，本发明选用低逸出功的材料作为发射极。逸出功越低，电子放射越容易，而这意味着放电容易。为顺利完成发射极的涂布，可使用碳纳米管。此时，在适量的水和异丙醇中分散碳纳米管并用作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠促进分散以用作涂布剂。通过上述方式构成发射极涂布线圈21时，使发射极涂布线圈21的整体线材长度变长，从而不仅在狭小的空间中以低电压放射IOmA以上的电子，而且，在涂布发射极时，细线线圈19紧密层叠的薄的线圈之间的缝隙中层层涂布发射极5，以使发射极5的涂布变得容易，另外，在涂布发射极5之后，使涂布的发射极5长时间不脱离薄的细线线圈19，延长冷阴极电极1的寿命。上述发射极涂布线圈21可以不利用细线线圈19形成，而是利用比上述线材螺旋直立体3更细的钨或钨合金的直线细线(最佳直径为0. 02mm 0. 05mm)缠绕而成。此时， 在细线表面也涂布从氧化铯、氧化钡、氧化锶钙、氧化钇或氧化镁中选择的一种或两种以上的发射极。但是，以这样的方法涂布发射极时，较之利用细线线圈19时难，而且，发射极涂布维持时间也较短。图2及图3显示本发明的另一特征元件线材螺旋直立体3。线材螺旋直立体3 利用钨或钨合金线材(较佳直径为0. 2mm 0. 5mm)沿杯状的主体形状缠绕为螺旋结构，而且，在基底金属7上沿上述玻璃管17的长度方向直立连接。在本发明的冷阴极电极1中， 基底金属7与连接到电源的导线9a、9b相联接。导线9a、9b选用杜美线或科伐线。导线 9a、9b相对于基底金属7垂直设置。线材螺旋直立体3在基底金属7上向导线9a、9b的相反方向直立。在本发明中，由于基底金属7而能够使用用于一般荧光灯插座的两根导线，因此，基底金属7具有特殊的意义。基底金属7在两端牢固固定线材螺旋直立体3，以使其向玻璃管17的长度方向直立，而且，利用基底金属7容易地将两根导线9a和9b (杜美线或科伐线)连接至线材螺旋直立体3。因此，基底金属7需选用在线材螺旋直立体3及导线9a 和9b(杜美线或科伐线)都可焊接的材料。基底金属7可形成为棒状或珠状。在基底金属7的材料选用钨或钨合金时，因其熔融点高，因此，基底金属7不可焊接于由钨或钨合金形成的线材螺旋直立体3。因此，基底金属7的材料选用镍或镍合金为宜。线材螺旋直立体3可通过点焊等结合于基底金属7的一面而相互电连接。两根导线9a、9b连接基底金属 7，且在基底金属7上相互断路。导线9a、9b向线材螺旋直立体3的相反方向延伸并且连接至外部电源。如图2所示，线材螺旋直立体3的线材两端都向基底金属7引出，其中，从线材螺旋直立体3上端引出的线材通过线材螺旋直立体3内部，而且，发射极涂布线圈21在线材螺旋直立体3的端部周围插入线材螺旋直立体3中。这样，发射极涂布线圈21不会从线材螺旋直立体3脱离。发射极涂布线圈21的终端可焊接于基底金属7，但也可不焊接。在图 2或图3中，表示在线材螺旋直立体3内部内置一个发射极涂布线圈21的情况，但在发射极涂布线圈内部还可内置其他发射极涂布线圈，而且，还可将两个以上的发射极涂布线圈21 不重叠地相邻而设。这样，可在不增加电极长度的情况下以低电压提高电子放射量，从而在不必牺牲阳极区的大小而获得适合用于照明的高亮度。如图3及图4所示，导线9a、9b利用玻璃熔接方法联接于玻璃棒11上，并且玻璃棒11联接于玻璃管17。玻璃熔接是在玻璃棒11内部插入冷阴极电极1的导线9a、9b和气体注入管15之后，熔接玻璃棒11上端部玻璃以固定导线9a和9b与气体注入管15的方法，而在联接部形成玻璃珠。这样，能够容易地完成玻璃管17和冷阴极电极1的导线9a、9b 之间的密封。本发明的一个切入点在于，虽然钨或钨合金塑性加工难，成形性低而难以成形为杯状电极，但容易拉伸成线材之后加工成线圈形状，而且，在多层层叠这样制作而成的不同直径的线圈时，可形成低溅射系数和低逸出功的杯状电极。如上所述，本发明用低溅射系数和低逸出功的钨或钨合金形成线材螺旋直立体3， 从而可增加荧光灯的寿命，用低启动电压开始初始放电。另外，通过在线材螺旋直立体3内部设置发射极涂布线圈21，在正常状态下以低电压维持照明所需的量(IOmA以上)的放电 (电子放射)。如图4及图5所示，在冷阴极型荧光灯的冷阴极电极1两端交替施加电压，从而冷阴极电极1通过电压所形成的电场放射电子，而该电子放射不是通过热而是通过电场发生的，因此，不需要热。刚开始，残留于玻璃管17内部的少量电子与冷阴极电极1撞击而冷阴极电极1开始放射电子。而一旦电子开始放射之后，放射的电子再次与冷阴极电极1撞击而持续放电(电子发射)。通过上述放电，被阳极吸引的电子和存在于玻璃管17的水银撞击而放射紫外线，而该紫外线激发玻璃管17的荧光层，从而使玻璃管17的荧光层放射可视光线。由于在本发明的冷阴极型荧光灯中容易进行电子发射，冷阴极型荧光灯能够具有高亮度和长寿命。在本发明中，电极材料选用与逸出功相比具有更高熔点的钨，而且，考虑到钨的塑性加工的难度，制作成线材并缠绕成螺旋形使用。缠绕的线圈在全部表面发生电子放射。 因此，若在将钨成形为螺旋形的同时，如图所示，使线圈直径足够大并使各绕组线之间紧密结合，则在将发射极涂布线圈内置于其内部时，其电子放射面积比杯状电极大。用于照明的灯管内的电子与电极撞击时的能量为IOeV以上，能量非常大。因此，为了实现照明用冷阴极型荧光灯，需选用钨为电极的材料，而且，将其形状成形为螺旋形，以增加电极的电子放射面积。虽然将钨缠绕为螺旋形，因其放电维持电压高，放电量不大，因此，难以用于照明。但是，如在本发明中那样，在钨或钨合金材料线材螺旋直立体内部插入涂布发射极的发射极涂布线圈，则在降低放电维持电压的同时，容易获得照明所需的IOmA以上的管电流。
权利要求
1.一种照明用冷阴极型荧光灯，包括在玻璃管的两端布置的冷阴极电极，在所述玻璃管内表面上形成的荧光层，其中，每个冷阴极电极包括基底金属，其连接到用于与电源相连接的导线的前端；线材螺旋直立体，将钨或钨合金线材围绕杯子形状的主体以螺旋结构缠绕而成，并且所述线材螺旋直立体以使所述线材螺旋直立体向所述玻璃管的长度方向直立的方式连接到所述基底金属；以及发射极涂布线圈，其插入于所述线材螺旋直立体内部并且在其表面涂布发射极以引起电子的发射。
2.根据权利要求1所述的照明用冷阴极型荧光灯，其特征在于连接到所述基底金属的导线是两根，并且所述两根导线在所述基底金属上彼此断路。
3.根据权利要求1所述的照明用冷阴极型荧光灯，其特征在于所述线材螺旋直立体的两个端部都朝向所述基底金属延伸，以使得所述线材螺旋直立体的两个端部中的一个从所述线材螺旋直立体的顶部侧朝向所述基底金属穿过所述线材螺旋直立体延伸，其中，所述发射极涂布线圈布置在所述线材螺旋直立体的端部的周围。
4.根据权利要求1所述的照明用冷阴极型荧光灯，其特征在于所述发射极涂布线圈利用比所述线材螺旋直立体薄的钨或钨合金细线形成细线线圈之后，再将所述细线线圈缠绕为螺旋形状以形成细线线圈的螺旋结构，并在所述细线线圈表面涂布从氧化铯、氧化钡、 氧化锶钙、氧化钇或氧化镁中选择的一种或两种以上的发射极。
全文摘要
本发明涉及一种照明用冷阴极型荧光灯，所述冷阴极型荧光灯包括在玻璃管的两个端部布置的冷阴极电极，在所述玻璃管内表面上形成的荧光层。每个冷阴极电极包括基底金属，连接到引入电源的导线的前端；线材螺旋直立体，其将钨或钨合金线材沿杯子形状的主体以螺旋结构缠绕而成并在所述基底金属上向所述玻璃管的长度方向直立连接；以及发射极涂布线圈，插入于所述线材螺旋直立体内部而在其表面涂布发射极以引起电子的发射。
文档编号H01J61/067GK102427016SQ201110343368
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年7月13日
发明者李承杓 申请人:李承杓, 株式会社上一系统