冷阴极型荧光灯的制作方法

专利名称：冷阴极型荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷阴极型荧光灯，具体地讲涉及一种在可经济地生产和方便地维护的同时具有足够的发光强度和使用寿命大大延长的冷阴极型荧光灯。
背景技术：
通常，传统荧光灯具有内壁涂有荧光材料并其中充入汞(Hg)蒸汽的玻璃管。汞蒸汽发射紫外线，荧光材料在接收汞蒸汽发射的紫外线后发出可见光。根据荧光材料的种类荧光灯显示不同的颜色。在荧光灯的玻璃管内充入汞蒸汽和氩蒸汽，以便通过将由灯丝发射的电子施加到汞蒸汽和氩蒸汽而产生紫外线。灯丝包括有双或三个线圈。灯丝表面涂有氧化金属以在高温下发射电子。
至于传统荧光灯，在电流施加到灯丝上之后，灯丝加热预定时间。然后从氧化金属发射出热电子。此时，为了发射热电子，灯丝需加热到大约2,000℃以上。热电子由荧光管中产生的电场移动，热电子与汞蒸汽和氩蒸汽碰撞而激发汞原子和氩原子。自激发的汞原子产生紫外线，并输入到荧光材料上。荧光材料接收紫外线，然后发出可见光线。荧光灯在美国专利No.6,400,097(颁发给Feng Jin等)、日本专利特许公开No.2002-237224和No.2002-184354中公开。
图1是示出传统荧光灯的部分透视图。
参照图1，传统荧光灯10包括透明的玻璃管15、一对电极结构30、包括汞(Hg)、氩(Ar)和氪(Kr)的放电气体40、一对基座35、紫外线反射层20和荧光材料25。
电极结构30安装在玻璃管15两个端部，而放电气体40密封在玻璃管15内。基座35安装在玻璃管15的两端，而紫外线反射层20涂在玻璃管15的内壁上。在紫外线反射层20上形成有荧光材料25。
由于放电气体40包括汞、氩和氪的蒸汽，因此荧光灯10可以在低电压下工作，并具有相对高的放电效率。然而，当荧光灯10工作时玻璃管15内要预先加热，从而因为在电流施加到电极结构30之后自玻璃管15中产生可见光需要预定时间，因此荧光灯10不能立即工作。另外，由于荧光灯10具有包括发射电子的灯丝的电极结构30，电极结构30的灯丝易于断开，因此荧光灯10不能具很长的寿命。即，荧光灯10的玻璃管15通过加热灯丝预热，而热电子通过向灯丝突然施加高电压而发射，因此灯丝容易损坏，从而减少了荧光灯10的寿命。另外，因为从位于玻璃管15侧部分的电极结构30产生大量的热而使玻璃管15的侧部分变黑。由此荧光灯10的寿命再度减少。此外，当荧光灯10频繁开闭时，由于从灯丝发射热电子需要预定的时间，而使荧光灯10耗能很多。
为克服上述问题，开发出了冷阴极荧光灯。该冷阴极荧光灯在美国专利No.5,905,334(授予给Osamu Nakamura等)、美国专利No.5,723,952(授予给Sadayuki Matsumoto等)和日本专利特许公开No.2001-43829中公开。
图2是示出传统冷阴极荧光灯的剖视简图。
参照图2，传统冷阴极荧光灯50包括荧光管55、一对电子发射电极60和65、一对引线70和75以及放电气体。
在荧光管55内部涂有荧光材料，电子发射电极60和65安装在荧光管55中。电子发射电极60和65分别具有基板和电子发射膜。引线70和75从电子发射电极60和65引出。放电气体包括汞汽和稀有气体。
冷阴极荧光灯50可以在低放电起始电压下工作，由于电子发射电极60和65含有稀土金属而使得使用寿命很长。
然而，因为传统冷阴极荧光灯50的尺寸小并受发光强度的限制，尽管可应用在光学系统或计算机屏幕照明这样的小照明场合，传统冷阴极荧光灯50不能广泛地使用，不能安装在需要强光照明的场合。

发明内容
本发明已经得以研制来解决上述问题，于是，本发明的目的是提供一种使用寿命长，可在低电压工作，并可以提供足够的发光强度的冷阴极型荧光灯。
本发明的另一目的是提供一种其中安装镇流器的冷阴极型紧凑荧光灯，其可大大延长使用寿命，并具有足够的照明。
本发明的又一目的是提供一种可在各种应用场合中使用的冷阴极型荧光灯，包括交通灯或街道照明灯。
本发明的再一目的是提供一种冷阴极型荧光灯，其在具有使用寿命长发光强度高的同时，生产成本低且维护方便。
本发明的另一目的是提供一种冷阴极型荧光灯，其可在恶劣环境下稳定地工作，如非常冷或干燥等环境。
为达到本发明的目的，一个优选实施例的冷阴极型荧光灯包括荧光管、放电气体、第一基座、第二基座、第一电极、第二电极、第一电子发射元件和第二电子发射元件。
在荧光管的内侧上形成有荧光材料，且荧光管中充入放电气体。此时，放电气体包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽，而惰性气体蒸汽包括有氩蒸汽。优选地，汞蒸汽与氩蒸汽中间的重量比大约在1∶0.6到1∶2.0之间。
第一和第二基座分别安装在荧光管的两端。第一电极设置在荧光管内，其中第一电极靠近第一基座，第二电极定位在荧光管内，其中第二电极靠近第二基座。
第一和第二电子发射元件分别固定在第一和第二电极上。第一和第二电子发射元件包括钨、镍或碳化钛。另外，第一和第二电子发射元件具有通过卷绕约三到五根弦丝而形成的线圈形状或弹簧形状，在第一和第二电子发射元件的表面分别形成有电子粉末。
优选地是，形成第一和第二固定元件，以用于在第一和第二基座上分别固定第一和第二电子发射元件。在此情况下，第一和第二固定元件包括通过第一和第二电极形成的焊接、铆接或通孔。
更优选地是，在第一和第二电极中至少一个电极后面设置至少一个放电增强元件。放电增强元件包括用于反射第一和第二电子发射元件中至少一个元件发射的电子的反射元件，和用于支撑反射元件的支撑元件。在此情况下，反射元件包括热膨胀系数与第一和第二电极中至少一个相同的材料，如玻璃或石英。
根据本发明的一个优选实施例，第一和第二电极中至少一个沿荧光管的圆周部分扩大。
为达到本发明的目的，另一优选实施例的冷阴极型荧光灯包括至少一个荧光管、荧光管内充入的放电气体、用于容纳荧光管两端的基座、设置在荧光管的第一部分的第一电极、设置在荧光管的第二部分的第二电极、第一电子发射元件，以及第二电子发射元件。
在荧光管内侧上形成有荧光材料。第一电极靠近基座的第一部分，而第二电极靠近基座的第二部分。第一和第二电子发射元件分别固定在第一和第二电极上。
优选地是，荧光管包括有相互平行设置的第一和第二荧光管，为了将第一荧光管连接到第二荧光管上，在第一和第二荧光管之间设置连接元件。此时，第一和第二电极分别位于第一和第二荧光管中。
优选地是，在第一和第二电极中至少一个电极的后面安装至少一个放电增强元件。放电增强元件包括用于将电子发射元件中至少一个发射的电子向放电气体反射的反射元件，和用于支撑反射元件的支撑元件。
同样，为达到本发明的目的，又一优选实施例的冷阴极型紧凑荧光灯包括基座、镇流器、至少一个荧光管、荧光管内充入的放电气体、第一电极、第二电极、第一电子发射元件和第二电子发射元件。
基座包括外壳，外壳具有插口配接其上的第一部分，基座还包括连接到外壳第二部分上的板件(plate)。基座接收荧光管的两端。镇流器安装在外壳内。荧光管装在板上，而荧光管内侧上形成有荧光材料。第一电极设置在荧光管的第一部分内，而第一电极靠近基座的第一部分。第二电极设置在荧光管的第二部分内，而第二电极靠近基座的第二部分。第一和第二电子发射元件分别固定在第一和第二电极上。
根据本发明的另一实施例，荧光管包括相互平行设置的第一、第二和第三荧光管。此时，为了将第一荧光管连接到第二荧光管上，在第一和第二荧光管之间设置第一连接元件，而为了将第一荧光管连接到第三荧光管上，在第一和第三荧光管之间设置第二连接元件。第一和第二电极分别定位于第一荧光管的第一部分和第二部分中，而在第一和第二电极中的至少一个电极的后面安装至少一个放电增强元件。放电增强元件包括用于将从至少一个电子发射元件发射的电子向放电气体反射的反射元件，和用于支撑反射元件的支撑元件。
根据本发明的又一实施例，荧光管包括有从板件向上延伸的线性部分、和在向下方向上向板件螺旋延伸的盘绕部分。在此情况下，荧光管的盘绕部分可向板件方向逐渐扩大。
本发明的冷阴极型荧光灯与传统荧光灯有相当大的不同。冷阴极型荧光灯可无需预热电极立即工作，并且冷阴极型荧光灯与传统荧光灯相比，因为冷阴极型荧光灯在电子发射元件断开时可继续工作，所以大大地延长了使用寿命。还有，由于本发明的冷阴极型荧光灯具有足够的发光强度而传统荧光灯受发光强度所限发光弱，本发明的冷阴极型荧光灯可以使用在各种场合，如交通灯或街道照明灯等。另外，由于放电增强元件，本发明的冷阴极型荧光灯具有更高的放电效率，从而本发明的冷阴极型荧光灯有利于用在需要强光照明的场地。更进一步，由于本发明的冷阴极型荧光灯可在恶劣的环境下如非常冷或干燥区域稳定地工作，所以本发明的冷阴极型荧光灯具有多种用途。


通过参照关联附图的以下详细描述，本发明的上述和其它目的及其优点变得更清晰，图中图1是示出传统荧光灯的部分投影透视图；图2是示出传统冷阴极荧光灯的剖视简图；图3是示出根据本根据发明第一实施例的冷阴极型荧光灯的投影透视图；图4是示出图3中冷阴极型荧光灯的部分放大剖视图；图5是示出根据本发明第二实施例的冷阴极型荧光灯的剖视图；图6是示出根据本发明第三实施例的冷阴极型荧光灯的剖视图；图7是示出根据本发明第四实施例的冷阴极型荧光灯的部分投影透视图；图8是示出根据本发明第五实施例的冷阴极型荧光灯的部分投影平面图；图9是示出根据本发明第六实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的分解透视图；图10是示出图9所示的镇流器的透视图；图11是示出根据本发明第七实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分投影透视图；图12是示出根据本发明第八实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分剖开透视图；图13是示出根据本发明第九实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分剖开透视图；以及图14是示出根据本发明第十实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分投影透视图。
具体实施例方式
以下将参照附图对本发明优选实施例进行详细地描述。在如下附图中，相似或相同的零件采用相同的附图标记。
实施例1图3是示出根据本发明第一实施例的冷阴极型荧光灯的投影透视图，而图4是示出图3所示冷阴极型荧光灯的第一基座的局部放大剖视图。
参照图3和图4，冷阴极型荧光灯100具有荧光管105、第一基座110、第二基座115、第一电极120、第二电极125、第一引线130、第二引线135、第一电子发射元件140、第二电子发射元件143、放电增强元件145和放电气体150。
根据冷阴极型荧光灯100的能耗，荧光管105的直径大约为8到17mm，长度大约为600到1,600mm。在荧光管105的内壁涂有荧光材料，而放电气体150均匀地充入在荧光管105内。放电气体包括汞(Hg)蒸汽和惰性气体蒸汽。荧光材料包括荧光物质、粘结剂和氧化铝(Al2O3)。在通过将荧光物质、粘结剂和氧化铝与水混合形成浆糊状荧光材料后，将荧光材料涂在荧光管105的内壁上。荧光物质大体上包括与氧化物混合的碱金属(basemetal)，氧化物如硼酸、硅酸、磷酸或钨酸(tungsten acid)。而碱金属主要包括镁(Mg)、铜(Cu)、镉(Cd)或锌(Zn)。荧光物质另外包括由重金属组成的活化剂，如银(Ag)、锰(Mn)、铜(Cu)或铅(Pb)。荧光物质中的粘结剂当荧光管加热到大约250到350℃时被分解。表1示出取决于本实施例的冷阴极型荧光灯100的发光强度的荧光管的尺寸。
表1

参照表1，虽然随着冷阴极型荧光灯100的发光强度增加荧光管105的直径和长度增加，冷阴极型荧光灯100的发光强度主要由注入荧光管105内的放电气体150决定。因此，虽然冷阴极型荧光灯100的发光强度增加，可以不改变荧光管的尺寸，或减小尺寸。
其间，为了反射包括汞蒸汽的放电气体150产生的紫外线，可以在荧光材料和荧光管105内壁之间形成紫外线反射膜。紫外线反射膜可防止紫外线向外辐射，还可以将紫外线向荧光管105内侧反射，而使冷阴极型荧光灯100的放电效率增加。即，当将紫外线反射膜和荧光材料依次涂在荧光管105的内壁上时，透射过荧光材料的紫外线向荧光管105内反射，因此冷阴极型荧光灯100的发光强度可进一步增加。
充入荧光管105内的放电气体150包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽，如氦(He)、氩(Ar)、氖(Ne)、氪(Kr)或氙(Xe)。本发明的放电气体150具有汞蒸汽和惰性气体蒸汽，以便通过利用由汞蒸汽和预定惰性气体蒸汽引发的彭宁(Penning Effect)效应，使冷阴极型荧光灯100的放电起始电压显著降低。
通常，由于汞的第一电离能大约为10.4eV，而氩的第一和第二电离能分别大约为11.49eV和11.69eV，所以汞的电离能与氩的电离能十分接近。因而，当汞蒸汽中加入氩蒸汽时，可容易引发彭宁效应，由此可降低冷阴极荧光管100的放电起始电压。在此情况下，由于氩的纯度对降低放电起始电压有很大影响，从而氩需有高的纯度。在本发明中，氩气具有高达接近99.998％的纯度。优选地是，放电气体150中汞蒸汽与氩蒸汽的比率大约在1∶0.6到1∶2.0之间。表2示出根据冷阴极型荧光灯100的发光强度的放电气体150的成份。
表2

如表2所示，当冷阴极型荧光灯100的发光强度是20W时，放电气体150中汞蒸汽与氩蒸汽的比率大约在1∶1.3到1∶2.0之间。当冷阴极型荧光灯100的发光强度是30W和40W时，放电气体1 50中汞蒸汽与氩蒸汽的比率分别大约在1∶1.1到1∶1.6和1∶0.8到1∶1.2之间。另外，当冷阴极型荧光灯100的发光强度是70W时，放电气体150中汞蒸汽与氩蒸汽的比值大约在1∶0.6到1∶0.9之间。虽然氩蒸汽作为惰性气体蒸汽加入汞蒸汽中，其它惰性气体蒸汽如氦、氖、氪或氙都可加入到汞蒸汽中以获得降低放电起始电压的效果。
第一和第二基座110和115分别安装在荧光管105两个端部。第一引线130从位于荧光管105的第一部分的第一电极120处经过第一基座110引出，第二引线135从位于荧光管105的第二部分的第二电极125处经过第一基座115引出。
第一电子发射元件140装在第一电极120上，而放电增强元件145安装在第一电极120和第一基座110之间。另外，第二电子发射元件143固定在第二电极125上。第一和第二电子发射元件140和143分别具有线圈形状或弹簧形状。
如图4所示，用固定元件165将第一电子发射元件140装在第一电极120上。第一电子发射元件140包括由钨(W)、镍(Ni)或碳化钛(TiC)构成的数根弦丝。另外，第二电子发射元件143也包括由钨、镍或碳化钛构成的数根弦丝。第一和第二电子发射元件140和143具有线圈形状或弹簧形状以便使发射电子的面积最大化。至于第一和第二电子发射元件140和143的形成，在大约三或五根弦丝形成之后，大约三到五根弦丝接连地卷绕而形成线圈状态或弹簧形状。
同时，含碳酸钙(CaCO3)的电子粉末均匀地涂在第一和第二电子发射元件140和143的表面上，从而有效地从电子粉末和电子发射元件140和143发射电子。当电子粉末很厚时，会难以从电子粉末及第一和第二电子发射元件140和143发射电子。优选地是，电子粉末均匀地涂在电子发射元件140和143的表面，厚度大约在1mm以下。
采用包括焊接或精密铆接的固定元件165，将第一电子发射元件140固定在第一电极120上。采用另一包括焊接或精密铆接的固定元件，将第二电子发射元件143固定在第一电极125上。另外，在第一和第二电极120和125上形成微小通孔后，通过分别将第一和第二电子发射元件140和143直接围绕第一和第二电极120和125卷绕，而将第一和第二电子发射元件140和143固定在第一和第二电极120和125上。此时，为了增加电子发射元件140和143固定的可靠性，在电子发射元件140和143与电极120和125之间另外加以焊接。
放电增强元件145布置在第一电极120和第一基座110之间。放电增强元件145包括反射元件155和支撑元件160。
反射元件155大体上是具有预定曲率弯曲的圆板形状。在荧光管105中，反射元件155将从第一电子发射元件140发射的电子向放电气体150反射，从而改善了冷阴极型荧光灯100的放电效率。反射元件155包括热膨胀系数与第一电极120十分接近的材料，以便在冷阴极型荧光灯100工作时不使反射元件155与第一电极120分离。优选地是，反射元件155包括石英、玻璃或与包括在第一电极120中的铜的热膨胀系数十分接近的合金材料。
支撑元件160设置在反射元件155的后面。支撑元件160也包括热膨胀系数与第一电极120十分接近的材料。支撑元件160上具有预定直径的孔，在此第一电极120穿过。支撑元件160的一端固定在反射元件155下面，支撑元件160的另一端与荧光管105的端部连接。然而，在反射元件155直接与第一电极120连接的情况，可省略支撑元件160。另外，由于放电增强元件145在冷阴极型荧光灯100中不是必不可少的，所以放电增强元件145可省略。
虽然没有示出，包括反射元件和支撑元件的附加放电增强元件可安装在第二电极125和第二基座115之间，以提高冷阴极型荧光灯100的放电效率。按情况需要，可省略附加的放电增强元件。
在本发明中，当电压从镇流器经过第一和第二电极120和125施加到第一和第二电子发射元件140和143时，从其上涂有电子粉末的第一和第二电子发射元件140和143发射电子。然后电子与荧光管105中的放电气体150碰撞以使放电气体150中的汞蒸汽发出紫外线。紫外线施加到涂在荧光管105内壁上的荧光材料，从而自冷阴极型荧光灯100产生具有预定发光强度的可见光。这时，放电起始电压和维持电压从镇流器向第一和第二电极120和125施加。表3示出根据冷阴极型荧光灯100发光强度的放电起始电压和维持电压。
表3

如表3所示，冷阴极型荧光灯100可在约1,500V以下低放电起始电压下和大约在120到270V的维持电压下工作。将参照图9和图10描述提供放电起始电压和维持电压的镇流器。
至于本实施例的冷阴极型荧光灯100，因为在冷阴极型荧光灯100工作过程中，虽然第一和第二电子发射元件140和143断开，电压仍可通过第一和第二电极120和125施加，而电子可以连续从第一和第二电子发射元件140和143发射，因此可使冷阴极型荧光灯100的使用寿命大大提高长达50,000小时以上。即，当第一或第二电子发射元件140或143断开时，冷阴极型荧光灯100具有非常长的使用寿命，同时冷阴极型荧光灯100可以保持最初的发光强度。另外，因为本发明的冷阴极型荧光灯100利用冷阴极射线原理，根据彭宁效应无需预热电极120和125，冷阴极型荧光灯100在低放电起始电压下可立即启动。因此，本发明的冷阴极型荧光灯100有助于节省能源。
实施例2图5是示出根据本发明第二实施例的冷阴极型荧光灯的剖视图。
参照图5，本实施例的冷阴极型荧光灯200包括荧光管205、第一基座210、第一电极220、第一引线230、第一电子发射元件240、放电气体250和固定元件265。
在本实施例中，第二基座和第二引线与第一实施例中的相同，因此，省略对这些元件的描述。另外，涂在荧光管205内壁的荧光材料和充入荧光管205的放电气体250也与第一实施例中的相同。
第一电极210大体具有“T”的截面形状。第一电极210的两端部分向荧光管205的内壁方向延伸。第一电子发射元件240包括其上涂有的含有碳酸钙的电子粉末。通过利用包括焊接、铆接或通过第一电极220端部形成的孔的固定元件265，将第一电子发射元件240固定在第一电极220的端部上。第一电子发射元件240包括卷绕由钨、镍或碳化钛构成的三到五根弦丝而形成的线圈形状或弹簧形状。
本实施例的冷阴极型荧光灯200具有分别与第一电极和第一电子发射元件相同的第二电极和第二电子发射元件。在此情况下，为了将第二电子发射元件固定到第二电极上，形成了附加的固定元件。
根据本实施例，第一电极220和第二电极具有向荧光管205的内壁延伸的结构，以便第一电极220和第二电极能够将第一电子发射元件240和第二电子发射元件发射的电子向荧光管205中的放电气体250方向反射。即，向第一基座210和第二基座运动的电子分别地被第一电极220和第二电极所反射。因而，改善了冷阴极型荧光灯200的放电效率。
还有，根据本实施例，由于电极220具有延伸结构，可不再需要附加的放电增强元件。因而，冷阴极型荧光灯200具有更简单的结构。
实施例3图6是示出根据本发明第三实施例的冷阴极型荧光灯的剖视图。
参照图6，本实施例的冷阴极型荧光灯300具有荧光管305、第一基座310、第一电极320、一对第一引线330和331、第一电子发射元件340、放电增强元件345、放电气体350和固定元件365。
在本实施例中，荧光管305的内壁上涂有的荧光材料和荧光管305内充入的放电气体350与第一实施例相同。第二基座、第二电极和第二电子发射元件也与第一实施例的相同，因此省略这些元件的描述。
根据本实施例，冷阴极型荧光灯300可应用在传统荧光灯接收结构上而无需改变结构。尤其是，通过第一基座310形成两个第一引线330和331。这时，一条第一引线330与第一电极320电连接，而另一第一引线331不与第一电极320连接。另外，通过第二基座形成一对第二引线。一条第二引线与第二电极连接，而另一第二引线不与第二电极连接。这样，本实施例的冷阴极型荧光灯300可充分地应用到接收传统荧光灯所用的结构上。
第一电子发射元件340、放电增强元件345和固定元件365与第一实施例的相同。
实施例4图7是表示根据本发明第四实施例的冷阴极型荧光灯的部分投影透视图。
参照图7，本实施例的冷阴极型荧光灯400具有第一荧光管405、第二荧光管406、基座410、第一电极420、第二电极425、第一引线430、第二引线435、第一电子发射元件440、第二电子发射元件443、放电增强元件445、放电气体450和固定元件465。
在本实施例中，冷阴极型荧光灯400包括两个荧光管405和406，如上所述，其取决于冷阴极型荧光灯400的发光强度而两个荧光管405和406具有相同的尺寸。
在第一和第二荧光管405和406的内壁上分别涂有荧光材料。包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽的放电气体450均匀地充满在第一和第二荧光管405和406中。
第一荧光管405的第一端部通过连接元件413与第二荧光管406的第一端部连接。第一和第二荧光管405和406的第二端部容纳在基座410中。
第一电极420位于第一荧光管405的第二端部中，而第二电极425位于第二荧光管406的第二端部中。第一引线430经过基座410的第一部分从第一电极420引出，第二引线435经过基座410的第二部分从第二电极425引出。
利用固定元件465将第一电子发射元件440固定在第一电极420上。第一电子发射元件440涂有电子粉末。放电增强元件440设置在第一电极420和基座410之间的第一荧光管405中。另外，其上涂有电子粉末的第二电子发射元件443利用附加固定元件固定在第二电极425上。附加放电增强元件可安装在第二电极425和基座410之间。
在本实施例中，第一和第二电子发射元件440和443、放电增强元件445和固定元件465均与第一实施例中的相同。因此，省略对这些元件的描述。
实施例5图8是示出根据本发明第五实施例的冷阴极型荧光灯的部分投影平面图。
参照图8，本实施例的冷阴极型荧光灯500具有荧光管505、基座510、第一电极520、第二电极525、第一引线530、第二引线535、第一电子发射元件540、第二电子发射元件543、放电增强元件545、放电气体550、第一固定元件565和第二固定元件568。
本实施例的冷阴极型荧光灯500包括具有圆环形状的荧光管505。荧光管505的内壁涂有荧光材料，而在荧光管505内充入包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽的放电气体550。
荧光管505的一个端部插入基座510的第一部分，荧光管505的另一端部插入基座510的第二部分。第一和第二电极520和525分别位于荧光管505的两个端部。第一电极520靠近基座510的第一部分，而第二电极525靠近基座510的第二部分。
第一引线530经过基座510的第一部分从第一电极520处引出，第二引线535经过基座510的第二部分从第二电极525处引出。
第一和第二电子发射元件540和543分别包括由钨、镍或碳化钛构成的大约三到五根弦丝。第一和第二电子发射元件540和543具有通过卷绕弦丝而形成的线圈形状或弹簧形状。第一和第二电子发射元件540和543分别利用第一和第二固定元件565和568固定在第一和第二电极520和525上。
在本实施例中，第一和第二电子发射元件540和543的结构与第一实施例中的相同。另外，第一放电增强元件可以安装在第一电极520和基座510的第一部分之间，虽然图中未示出，第二放电增强元件可形成在第二电极525和基座510的第二部分之间。
实施例6图9是示出根据本发明第六实施例的冷阴极型紧凑荧光灯的分解透视图，图10是示出图9中的镇流器的透视图；参照图9和图10，本实施例的冷阴极型紧凑荧光灯600具有荧光管605、基座610、插口617、第一电极620、第二电极625、第一引线630、第二引线635、第一电子发射元件640、第二电子发射元件643、放电气体650和安装于基座610中的镇流器670。
基座610包括外壳611和板件613。插口617与外壳611的下部耦连，而板件613安装在外壳611的上部。荧光管605安装在板件613上。荧光管605大体上呈“U”形。为了容纳荧光管605的两个端部，在板件613开有两个孔。在荧光管605的内壁上均匀地涂有荧光材料，在荧光管605内注入放电气体650。放电气体650包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽，惰性气体如氦、氩、氖、氪或氙。
第一电极620位于荧光管605的一个端部中。第一引线630经过板件613从第一电极620处引出，然后与镇流器670连接。由钨、镍或碳化钛构成的第一电子发射元件640与第一电极620连接。这时，可形成固定元件以增加第一电子发射元件640相对于第一电极620的稳定性。另外，为了提高冷阴极型紧凑型荧光灯600的放电效率，可在第一电极620的后面安装放电增强元件。
第二电极625设置在荧光管605的另一个端部。第二引线635经过板件613从第二电极625处引出，然后与镇流器670连接。包括钨、镍或碳化钛的第二电子发射元件643固定在第二电极625上。在此情况下，可形成附加固定元件以增加第二电子发射元件643相对于第二电极625的稳定性。另外，可以在第二电极625的后面安装附加放电增强元件，以便提高冷阴极型紧凑荧光灯600的放电效率。
在镇流器670上开有两个插入孔，以便第一和第二引线630和635插入到插入孔中，使第一和第二电极620和625与镇流器670相连接。
在插口617与外壳611的下部耦连，且镇流器670安装在外壳611内之后，板件613固定到外壳611的上部，从而完成基座610。在此情况下，板件613和外壳611可具有螺纹，以彼此结合。
当冷阴极型紧凑型荧光灯600工作时，镇流器670向第一和第二电极620和625施加放电起始电压。然后，在冷阴极型紧凑型荧光灯600开启后，镇流器670向第一和第二电极620和625施加稳定的维持电压。结果，从其上涂有电子粉末的第一和第二电子发射元件640和643发射出大量的电子。如图10所示，镇流器670包括用于固定电路和改善电路的性能稳定性的固定模块675。为了实现上述功能，镇流器670还包括DC-AC转换电路、振荡电路和保护电路。
在冷阴极型紧凑型荧光灯600的初始放电时，镇流器670向第一和第二电极620和625提供1,200到1,500V的电压。这样，大量电子可以从第一和第二电极620和625，并且从第一和第二电子发射元件640和643发射。另外，在冷阴极型紧凑型荧光灯600工作期间，镇流器670向第一和第二电极620和625施加大约120到270V的低电压。由此，大量电子可以从第一和第二电极620和625，并从第一和第二电子发射元件640和643连续地发射。表4示出经韩国电气测试研究所(Korea Electric Testing Institute，KETI)测试的冷阴极型紧凑荧光灯600的特性。
表4


在表4中，样品1到3是具有大约20W发光强度的冷阴极型紧凑荧光灯600，而样品4到6是具有大约30W发光强度的冷阴极型紧凑型荧光灯600。如表4所示，冷阴极型紧凑型荧光灯600具有良好的特性，如每秒光通量和效率等。
实施例7图11是示出根据本发明第七实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分投影透视图。
参照图11，本实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯700包括第一荧光管705、第二荧光管706、第三荧光管707、基座710、插口717、第一电极720、第二电极725、第一电子发射元件740、第二电子发射元件743和放电气体750。
根据本实施例，冷阴极型紧凑荧光灯700包括三个具有大体“U”形的荧光管705、706和707。第一连接元件731将第一荧光管705连接到第二荧光管706上，第二连接元件732将第一荧光管705连接到第三荧光管707上。在第一到第三荧光管705、706和707的内壁上均匀涂有荧光材料。在第一到第三荧光管705、706和707内充入放电气体750。
第一电极720设置在第二荧光管706的一个端部中，而第二电极725位于第三荧光管707的一个端部中。第一和第二电子发射元件740和743分别固定在第一和第二电极720和725上。第一和第二电子发射元件740和743分别包括其上涂有的电子粉末。在此情况下，固定元件可设在电子发射元件740和743与电极720和725之间。另外，放电增强元件可分别安装在第一和第二电极720和725的后面。
基座710包括板件713和外壳711。在板件713上设置6个用于容纳第一到第三荧光管705、706和707的孔。插口717与外壳711通过螺纹或粘结剂耦连。
在本实施例中，安装在外壳711中的镇流器与第六实施例相同。还有，第一和第二引线与图9所示的第六实施例相同实施例8图12是示出根据本发明第八实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯的部分剖开透视图。
参照图12，根据本实施的冷阴极型紧凑型荧光灯800包括荧光管805、基座810、插口817、第一电极820、第二电极825、第一电子发射元件840、第二电子发射元件843和放电气体850。
基座810包括与插口817耦连的外壳811、以及具有孔和荧光管容纳部分848的板813。荧光管805的一个端部插入孔中，而另一个端部容纳在荧光管容纳部分848中。
本实施例的荧光管805包括线性部分和与线性部分整体成型的盘绕部分。荧光管805的线性部分从基座810的孔向上延伸，而后荧光管805的盘绕部分848向下螺旋地延伸到基座810的荧光管容纳部分848。此时，盘绕部分的直径保持不变。包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽的放电气体850均匀地充入荧光管805中。并且，在荧光管805的内壁上均匀地涂有荧光材料。
第一电极820设置在荧光管805的线性部分中，第二电极825位于荧光管805的盘绕部分内。第二电极825靠近基座810的荧光管容纳部分848。第一和第二电子发射元件840和843分别固定在第一和第二电极820和825上。
如上所述，可形成固定元件，用于提高第一和第二电子发射元件840和843的稳定性，为提高冷阴极型紧凑型荧光灯800的放电效率，也可以在第一和第二电极820和825中至少一个电极的后面安装至少一个放电增强元件。
实施例9图13是示出根据本发明第九实施例的冷阴极型紧凑荧光灯的部分剖开透视图。
参照图13，本实施例的冷阴极型紧凑型荧光灯900包括荧光管905、基座910、插口917、第一电极920、第二电极925、第一电子发射元件940、第二电子发射元件943和放电气体950。
基座910包括与插口917耦连的外壳911、以及具有孔和荧光管容纳部分948的板件913。荧光管905的一个端部插入孔中，而荧光管905的另一个端部容纳在荧光管容纳部分948中。
荧光管905包括线性部分和与线性部分整体形成的增大盘绕部分。荧光管905的线性部分从基座910的孔向上延伸，而后荧光管905的增大盘绕部分向下方螺旋地延伸到基座910的荧光管容纳部分948。这时，增大的盘绕部分的直径朝向基座910的荧光管容纳部分948逐渐增大。当荧光管905具有增大盘绕部分时，冷阴极型紧凑荧光灯900可极大增加其单位面积的发光效率。
包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽的放电气体950均匀地充入荧光管905中，荧光材料均匀地涂在荧光管905的内壁上。
第一电极920设置在荧光管905的线性部分内，而第二电极925位于荧光管905的增大盘绕部分中。第二电极925靠近基座910的荧光管容纳部分948。第一和第二电子发射元件940和943分别固定在第一和第二电极920和925上。在此情况下，可在电子发射元件940和943与电极920和925之间插入固定元件。另外，可以在第一和第二电极920和925中至少一个电极的后面安装至少一个放电增强元件。
在本实施例中，第一和第二引线、镇流器与第六实施例中的相同。
实施例10图14是示出根据本发明第十实施例的冷阴极型紧凑荧光灯的部分投影透视图。
参照图14，本实施例的冷阴极型紧凑荧光灯1000包括荧光管1005、基座1010、插口1017、第一电极1020、第二电极1025、第一电子发射元件1040、第二电子发射元件1043和放电气体1050。
本实施例的冷阴极型紧凑荧光灯1005包括横向线性部分和中央盘绕部分。基座1010的板件1013具有两个用于容纳荧光管1005的线性部分的孔。基座1010具有其中安装镇流器的外壳1011。插口1017与外壳1011耦连。
第一电极1020设置在荧光管1005的一个线性部分中，第二电极1025位于荧光管1005的另一个线性部分中。第一和第二电子发射元件1040和1043分别固定在第一和第二电极1020和1025上。在此时，可在电子发射元件1040和1043与电极1020和1025之间插入固定元件。另外，可以在第一和第二电极1020和1025中至少一个电极的后面安装至少一个放电增强元件。
包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽的放电气体1050均匀地充入荧光管1005中，荧光材料均匀地涂在荧光管1005的内壁上。
如上所述，本发明的冷阴极型荧光灯与传统荧光灯有相当大的不同。冷阴极型荧光灯可无需电极预热立即工作，冷阴极型荧光灯与传统荧光灯相比，因为冷阴极型荧光灯在电子发射元件断开时仍可继续工作，所以大大地延长了使用寿命。
同样，由于本发明的冷阴极型荧光灯具有足够的发光强度而传统荧光灯受发光强度所限发光弱，因此，本发明的冷阴极型荧光灯可以在各种场合使用，如交通灯或街道照明灯等。
另外，由于放电增强元件，本发明的冷阴极型荧光灯具有更高的放电效率，因此本发明的冷阴极型荧光灯有利于用在要求强光照明的场地。
此外，由于本发明的冷阴极型荧光灯可在如非常冷或干燥等的恶劣环境下稳定地工作，所以本发明的冷阴极型荧光灯具有广泛的用途。
已经对冷阴极型荧光灯的优选实施例进行了详细描述，应指出的是鉴于上述教导，本领域技术人员可以对发明作出修改和改变。因此应理解为在本发明的范围和精髓之内、于所公开的本发明特定实施例中所作的任何改动都由所附权利要求书涵盖。
权利要求
1.一种冷阴极型荧光灯，包括荧光管，其中在其内侧上形成有荧光材料；在荧光管内充入的放电气体；在荧光管两端分别安装的第一和第二基座；设置在荧光管内的第一电极，其中第一电极靠近第一基座；设置在荧光管内的第二电极，其中第二电极靠近第二基座；固定在第一电极上的第一电子发射装置；以及固定在第二电极上的第二电子发射装置。
2.如权利要求1所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，放电气体包括汞蒸汽和惰性气体蒸汽。
3.如权利要求2所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，惰性气体蒸汽包括氩蒸汽。
4.如权利要求3所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，汞蒸汽与氩蒸汽之间重量比大约在1∶0.6到1∶2.0之间。
5.如权利要求1所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，第一电子发射装置包括钨、镍或碳化钛，而第二电子发射装置包括钨、镍或碳化钛。
6.如权利要求5所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，第一和第二电子发射装置通过卷绕约三到五根弦丝而形成线圈形状或弹簧形状，并在第一和第二电子发射装置的表面分别形成有电子粉末。
7.如权利要求1所述的冷阴极型荧光灯，还包括用于在第一和第二电极上分别固定第一和第二电子发射装置的第一和第二固定装置。
8.如权利要求7所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，第一和第二固定装置分别包括焊接、铆接或通过第一和第二电极形成的孔。
9.如权利要求1所述的冷阴极型荧光灯，还包括设置在第一和第二电极中至少一个电极的后面的至少一个放电增强装置。
10.如权利要求9所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，放电增强装置还包括用于反射自第一和第二电子发射装置中至少一个所发射的电子的反射元件；以及用于支撑反射元件的支撑元件。
11.如权利要求10所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，反射元件包括热膨胀系数与第一和第二电极中的至少一个相同的材料。
12.如权利要求11所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，反射元件包含玻璃或石英。
13.如权利要求1所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，第一和第二电极中至少一个向荧光管周围部分延伸，以用于将第一和第二电子发射装置中至少一个发射的电子反射向放电气体。
14.一种冷阴极型荧光灯，包括至少一个荧光管，其中，其内侧上形成有荧光材料；在荧光管内充入的放电气体；用于容纳荧光管两个端部的基座；设置在荧光管的第一部分内的第一电极，其中第一电极靠近基座的第一部分；设置在荧光管的第二部分内的第二电极，其中第二电极靠近基座的第二部分；固定在第一电极上的第一电子发射装置；以及固定在第二电极上的第二电子发射装置。
15.如权利要求14所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，荧光管包括相互平行设置的第一和第二荧光管，为了将第一荧光管连接到第二荧光管上，在第一和第二荧光管之间形成有连接元件。
16.如权利要求15所述的冷阴极型荧光灯，其特征在于，第一和第二电极分别位于第一和第二荧光管内，而在第一和第二电极中至少一个电极的后面安装有至少一个放电增强装置，其中，放电增强装置包括用于将从至少一个电子发射装置发射的电子向放电气体反射的反射元件和用于支撑反射元件的支撑元件。
17.一种冷阴极型紧凑荧光灯，包括基座，其包括具有插口与其耦连的第一部分的外壳，以及与外壳的第二部分相连接的板件；安装在外壳内的镇流器；板件上安装的至少一个荧光管，其中荧光管内侧形成有荧光材料；充入荧光管的放电气体；设置在荧光管的第一部分内的第一电极，其中第一电极靠近基座的第一部分；设置在荧光管的第二部分内的第二电极，其中第二电极靠近基座的第二部分；固定在第一电极上的第一电子发射装置；以及固定在第二电极上的第二电子发射装置。
18.如权利要求17所述的冷阴极型紧凑型荧光灯，其特征在于，荧光管包括相互平行设置的第一、第二和第三荧光管，其中为了将第一荧光管连接到第二荧光管上，在第一和第二荧光管之间设置有第一连接元件，而为了将第一荧光管连接到第三荧光管上，在第一和第三荧光管之间设置有第二连接元件。
19.如权利要求18所述的冷阴极型紧凑型荧光灯，其特征在于，第一和第二电极分别位于第二和第三荧光管内，而在第一和第二电极中至少一个电极的后面安装有至少一个放电增强装置，其中放电增强装置包括用于将从至少一个电子发射装置发射的电子向放电气体反射的反射元件和用于支撑反射元件的支撑元件。
20.如权利要求17所述的冷阴极型紧凑荧光灯，其特征在于，荧光管包括从板件向上延伸的线性部分，和在向下方向上朝向板件螺旋延伸的盘绕部分。
21.如权利要求20所述的冷阴极型紧凑型荧光灯，其特征在于，荧光管的盘绕部分朝向板件逐渐扩大。
全文摘要
本发明公开了一种使用寿命大大提高，在低电压下工作的冷阴极型荧光灯。冷阴极型荧光灯具有包含其上形成的荧光材料的荧光管。放电气体包括比率大约在1∶0.6到1∶2.0的汞蒸汽和惰性气体蒸汽。在荧光管的两端安装有第一和第二基座。第一电极设置在荧光管内，且第二电极设置在荧光管内。第一电子发射元件固定在第一电极上，而第二电子发射元件固定在第二电极上。冷阴极型荧光灯无需预热电极就可以立即工作，并由于当电子发射元件断开时冷阴极型荧光灯仍可继续工作，所以冷阴极型荧光灯的使用寿命大大提高。另外，因为冷阴极型荧光灯具有足够的发光强度，可广泛使用在各种场合，如用作交通灯或街道照明灯。
文档编号H01J61/12GK1514463SQ02128198
公开日2004年7月21日 申请日期2002年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者徐晓明 申请人:罗萨兰能源株式会社