专利名称：无汞荧光灯管及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种无汞荧光灯管，尤其涉及一种包括外部电极与内部电极的无汞荧 光灯管；本发明还涉及一种该无汞荧光灯管的驱动方法。
背景技术：
钨丝、白炽灯泡的发明，让人类在黑暗中重现光明，从此改变了人类的生活模式， 让白天得以延伸；而荧光灯管则改善了传统钨丝灯泡的发光效率与寿命，大幅加速了人类 文明进步的脚步。现有技术的荧光灯管内充满了低压氩气或氩氖混合气体及汞(水银)蒸气，且其 玻璃灯管的内侧表面涂布一层磷质荧光层。当电源输入而启动荧光灯管两端的电极时，被 加热的电极会释放大量的热电子，并因灯管内两端电极的电位差而快速移动。这些热电子 移动时，在管内撞击汞原子并使其游离而产生紫外光，荧光灯管内侧的荧光层则吸收上述 紫外光，并释放出较长波长的可见光，致使灯管发光。荧光灯管发出的光线色温可由磷质成 份的荧光层配方来控制，而玻璃管则避免有害的紫外线及内部毒性的水银外泄。由于荧光灯管内的汞对环境有害且不易回收，灯管破裂时，溢出的汞蒸气甚至会 造成人体中毒，因此近期灯管的开发研究均以无汞化作为目标。但是单纯仅以惰性气体取 代汞蒸气作为紫外线供给者的话，其灯管的发光效率甚低，无法满足照明的需求；再者，上 述对于管径较大或灯管较长者，其启动电压须大幅增加，利用极高的电压致使惰性气体游 离而产生紫外光而发光，如此会提高能源成本；另一方面，高电压除危险耗能外，亦有烧毁 灯管的可能。中国台湾专利第M326613号以及第M330420号的“无汞荧光灯管”披露了一种椭 圆柱状的无汞荧光灯管，并在灯管外表面设置有一反射膜，通过该反射膜反射部分光线，以 增加同一方向的发光亮度。然而，以反射膜反射光线的方式，无法实质上增加灯管的发光效 率并改善灯管的发光亮度，且因反射膜的设置，限制了光源投射的方向。
发明内容
综上所述，本发明的目的在于提供一种无汞荧光灯管，藉以达到灯管无汞化的照 明目标，并满足环保与无毒的安全目标。本发明的另一目的，在于提供一种上述无汞荧光灯管的驱动方法，藉以解决灯管 无汞化后难以驱动、点亮的问题，并进一步改善传统无汞荧光灯管亮度不佳的问题。为实现前述目的，本发明提出的无汞荧光灯管包括一灯管，其内部填充惰性气体 且两端封闭；两个内部电极，这两个个内部电极分别设置于该灯管内的两封闭端、以及两个 外部电极，这两个外部电极分别设置于该灯管的外表面。该无汞荧光灯驱动步骤如下启动 这两个内部电极，激发该灯管内的部分惰性气体产生离子化；启动这两个外部电极，致使该 灯管内部惰性气体产生电浆，进而使该灯管导通发光；关闭这两个外部电极，并维持灯管发 光。
通过本发明外部电极的启动，可辅助惰性气体形成电浆而致使灯管发光，且其亮 度佳、发光均勻，并实现无汞化的环保目标。有关本发明的详细技术内容及较佳实施例，下 面结合附图进行说明。
图1为本发明无汞荧光灯管一实施例的截面剖视图；以及图2-1至图2-3为本发明无汞荧光灯管的驱动方法的流程图。
具体实施例方式有关本发明的详细说明及技术内容，现结合
如下。请参阅图1所示，其为本发明适用的无汞荧光灯管1的实施例的截面剖视图。无汞 荧光灯管1包括一灯管11、两个内部电极12、13以及两个外部电极14、15 ；灯管11两端封 闭，内部填充有惰性气体，两个封闭末端各自设置有上述的内部电极12、13 ；灯管11内部表 面还涂覆有荧光层111，该荧光层111可吸收灯管11内部气体产生的紫外线而发出可见光， 形成照明光源；这两个外部电极14、15设置于该灯管11的外表面，并各自被定义为阴极与 阳极。该灯管11内部填充的惰性气体，可选自氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、 氙气(Xe)、氡气(Rn)所组成的群组中的任一或其组合，以实现无汞化的环保目标。请结合参阅图2-1至图2-3所示的驱动流程图，本发明驱动上述无汞荧光灯管1 的方法包括启动内部电极12、13，激发灯管11内的部分惰性气体产生离子化；启动外部电 极14、15，致使灯管11内部气体产生电浆；关闭外部电极14、15，并维持灯管11发光。以下 就上述三步骤做详细的说明。步骤一如图2-1所示，首先启动并导通两端的内部电极12、13，此时，电流加热这 两个内部电极12、13的灯丝121、131部位，并通过该灯丝121、131上所附着的电子放射物 释放自由电子；这些自由电子可协助激发管内部分的惰性气体游离，如此可降低下一阶段 外部电极14、15导通的电压，同时达到预热灯管11的效果；也就是说，此时灯管11内部实 质上并未导通。须说明的是，本发明所谓的内部电极12、13是指设置于灯管11两端，且与 灯管11内部的惰性气体产生接触者。步骤二 启动外部电极14、15，如图2-2所示。利用外部电极14、15供给高伏特的 电压，激发灯管11内部的惰性气体形成电浆，使整支灯管11内部呈导通的状态，而稳定释 放光源。上述的“电浆”是指填充的惰性气体因离子化而产生自由电子与正带电的气体离 子，启动外部电极14、15使自由电子数目瞬间增加，而可产生稳态电浆。惰性气体原子受激 后，电子会从低能阶跳跃至高能阶并呈不稳定的状态，因此当位于高能阶状态的电子回复 至较稳定的低能阶状态时，会放射出紫外线波长，再通过荧光层111将该紫外线转换为可 见光源。在此加以说明的是上述外部电极14、15使用的高伏特的电压是相较内部电极12、 13的电压而言；实际上，外部电极14、15的启动电压(千伏以上)大于内部电极12、13的 启动电压(数十至数百伏)，即内部电极12、13是以低电压高电流的方式启动，而外部电极 14,15则是以高电压低电流的方式启动。步骤三关闭外部电极14、15，使灯管11内仍维持导通状态。此时灯管可发出亮 且稳定的可见光源，并不因外部电极14、15关闭而造成光源输出改变，如图2-3所示。
需再说明的是，由于无汞荧光灯管1缺乏汞气体诱使惰性气体离子化而使灯管内 部导通，因此必须大幅增加内部电极12、13的电压以驱动灯管，也因高电压输入而极易造 成钨丝损伤。一般来说，由于冷阴极荧光灯管的管径较小，且电极部位使用金属杯(Ni-Cup， 镍杯)，因此通过其特殊结构而可承受高压放电以驱动灯管；然而，冷阴极荧光灯管的电极 结构并不适用于大管径的荧光灯管。随着本发明灯管11结构的管径与管长的增加，内部电 极12、13的导通电压与电流将随着管径及管长的尺寸呈指数性的递增，如此会使安定器的 成本过高，亦会增加使用的危险性。因此，通过外部电极14、15辅助管内气体离子化，将可 改善上述问题。据此，本发明可适用于热阴极荧光灯管，尤其是管径过大而无法单纯由内部电极 12、13启动的，例如T4(管径4/8英寸)以上的灯管，但不以其为限。另一方面，本发明的外部电极14、15并未持续启动以维持灯管11内部的导通，而 仅在这两个内部电极12、3导通后同时开启一预设时间，并通过外部电极14、15的高压放 电，辅助惰性气体离子化形成电浆。因此，当这两个外部电极14、15关闭后，内部电极12、13 仍维持导通状态，使灯管11内部的惰性气体保持稳定的电离态，进而使无汞荧光灯管1维 持发光效果。因本发明的外部电极14、15无须持续导通，仅作为启动的辅助效果，可避免产 生臭氧污染或耗费能源的疑虑。在上述的实施例中，这两个外部电极14、15可均为导电层，且该导电层实质上附 着于该灯管11外表面而设置；此外，该导电层可为金属薄膜，例如以银胶或导电胶体涂布 于灯管外表面而形成，或直接贴覆铜膜，在此并无特别的限定。可考虑无汞荧光灯管1的出 光方向或效率而分离设置这两个外部电极14、15 ；进一步地，这两个外部电极14，15可相对 地设置于该灯管11的外表面(如图1显示其分别位于灯管11直径两端)，通过对向放电激 发惰性气体形成电浆；该外部电极14、15可沿灯管11延伸方向设置，其宽度尺寸以不产生 臭氧或较少遮蔽光源为标准，而无特别的限定；在其它实施例中，该灯管11内侧表面对应 这两个外部电极14、15处，可涂布有一诱电层，例如材质为氧化铟锡(ITO)的诱电层，由于 诱电层材质是现有技术中公知的，在此不加赘述。须特别说明的是，图2-1至图2-3的线路符号及开关仅为示意使用；实际上，该无 汞荧光灯管1内、外部电极的启动与关闭，可通过一电子安定器来控制。本发明提出的无汞荧光灯管发光均勻且亮度佳，且无须利用高能启动内部电极而 耗费能源。以上所述仅为本发明的优选实施例，非用以局限本发明专利的专利保护范围，凡 根据本发明说明书及附图内容所进行的等效改变或改进，均应包括于本发明的权利保护范 围内。
权利要求
1.一种无汞荧光灯管的驱动方法，用以使灯管(11)发光；所述灯管(11)内部填充惰 性气体，并在两端设置有两个内部电极(12、13)，而所述灯管(11)的外侧表面设置有两个 外部电极(14、15)；其特征在于，驱动所述无汞荧光灯管的步骤包括启动所述两个内部 电极(12、13)，激发所述灯管(11)内的部分惰性气体产生离子化；启动所述两个外部电极 (14、15)，致使所述灯管(11)内部的惰性气体产生电浆，进而使所述灯管(11)导通发光；关 闭所述两个外部电极(14，15)，并维持灯管发光。
2.根据权利要求1所述的无汞荧光灯管的驱动方法，其特征在于，所述两个外部电极 (14,15)的启动电压大于所述两个内部电极(12、13)的启动电压。
3.根据权利要求1所述的无汞荧光灯管的驱动方法，其特征在于，所述两个外部电极 (14,15)和所述两个内部电极(12、13)的开关由一电子安定器控制。
4.一种无汞荧光灯管，其特征在于包括一灯管(11)，其内部填充惰性气体且两端封闭；两个内部电极(12、13)，所述两个内部电极(12、13)分别设置于所述灯管(11)内的两 个封闭端；两个外部电极(14、15)，所述两个外部电极(14、15)分别设置于所述灯管(11)的外表其中，当所述两个内部电极(12、13)启动而维持导通后，可启动所述两个外部电极 (14,15) 一预设时间后关闭，使所述惰性气体电浆化并致使所述无汞荧光灯管稳定发光。
5.根据权利要求4所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述两个外部电极(14、15)相对 设置于所述灯管(11)的表面。
6.根据权利要求4所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述两个外部电极(14、15)对应 所述灯管(11)的内侧表面包括一诱电层。
7.根据权利要求6所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述诱电层的材质为氧化铟锡。
8.根据权利要求4所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述无汞荧光灯管为热阴极荧 光灯管。
9.根据权利要求4所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述无汞荧光灯管的管径大于 4/8英寸。
10.根据权利要求4所述的无汞荧光灯管，其特征在于，所述两个外部电极(14、15)和 所述两个内部电极(12、13)的开关由一电子安定器控制。
全文摘要
本发明提出了一种无汞荧光灯管及其驱动方法，通过外部电极辅助灯管发光，以达到灯管无汞化的目标；该无汞荧光灯管包括一灯管、两个内部电极以及两个外部电极；这两个内部电极分别设置于该灯管内的两封闭端，这两个外部电极则分别设置于该灯管的外侧表面，该灯管内部填充惰性气体；其中，驱动该无汞荧光灯管的步骤包括启动这两个内部电极，激发该灯管内的部分惰性气体产生离子化；启动这两个外部电极，致使该灯管内部的惰性气体产生电浆，进而使该灯管导通发光；关闭这两个外部电极，并维持灯管发光。
文档编号H05B41/36GK102103978SQ200910261329
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者林原铭, 苏柏维, 贺轩持, 颜堙堃, 魏采珮 申请人:威力盟电子股份有限公司