专利名称：冷阴极荧光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型与冷阴极荧光灯的改进有关。
背景技术：
冷阴极荧光灯(CCFL)通常包括一个内含一种或多种惰性气体和少量水银的管状外壳。在管状外壳的相对端各密封有一电极，用以提供电流通过灯管，而且在所述电极的表面上涂有少量的电子发射材料，用以促进电子的发射。当通过电极把足够高的电压加载于灯上时，所建立的电场将使惰性气体和水银蒸汽中的一些电子在电极的方向上受到加速。由此产生的一些电子和离子，到达电极的动能足以使电极被加热至发射出更多的电子，这些电子部分由场发射、部分由于热发射。随着这一过程的持续以及灯体内产生越来越多的电子，电极将被加热到这样一种程度，即，阴极的电子发射过程主要是热发射，并且用以维持通过灯产生的放电所需的能量得到大幅的缩减。
冷阴极装置(例如，氖信号灯、气体激光器以及荧光灯)中常用的电极一般包含一杯状或管状的金属容器，并且发射涂层通常是由杯状或管状金属容器内表面上的薄涂层组成的。
在灯的启动过程中会出现所谓的“发光至电弧”跃变，即，放电开始从高能量区聚集在电极邻近的情况直到电极被加热至热发射，并且变化至相对低的能量区聚集在电极邻近的情况(即当灯处于运行电弧放电模式时)。在高能量区聚集在阴极邻近的情况下，包括涂层在内的整个电极结构受到了能量相对较高的电子和离子的连续轰击，直到热发射过程发生为止。在轰击期间，大量的发射性涂层被溅出，并且通过这种连续启动和“发光至电弧”跃变机制，发射涂层将被逐渐消耗，直到一定次数的启动之后，将不再具有足够的发射涂层来提供电子进行放电，这时，电极将变为“不可激活”，灯也将不能使用。
在图1中示出的一种CCFL通常被用于提供扫描器、复印机、传真机的背景光，及在液晶显示监视器/电视机中的背景光。液晶显示监视器/电视机的一个重要特征是其使用寿命，而其使用寿命在很大程度上取决于其中采用的CCFL的使用寿命。很多因素会降低CCFL的寿命，如灯管中汞量的减少，荧光粉的变化，玻璃管的退化，灯管内杂气量的增加，及电极的一般“老化”。
现有CCFL存在的一个问题是当电子轰击位于灯管内的末端的电极(阴极)上的小表面区域时，会出现溅射(见图6)。常用CCFL的电极大多是管状的(图1及图2)。玻璃管的内直径约为1-8mm，而电极的直径则约为0.7～7mm。
也有可使用两块平行金属片作为电极(图3)。第三种可能性是杆状电极(图4)。
对于管状电极和平行片电极而言，多电子发射是可能的(见图5)。溅射的一个结果是使金属沉积在荧光粉涂层上或玻璃管的内壁上。
由于灯管内壁上的金属“涂层”，溅射会降低灯的照明效率。沉积在灯管内壁上的金属还会为电子提供第二条导电路径(见图11)。该第二条导电路径会引起玻璃排放杂气，并最终会使玻璃管损坏。
本实用新型的内容因此，本实用新型的目的就是通过降低和/或消除溅射以提高CCFL的寿命，或至少向公众提供一种有效的选择。
因此在第一方面，本实用新型在于一种冷阴极荧光灯，该荧光灯包括密封的灯管，内含可电离的气体或蒸汽；安装在所述灯管端部区域的至少一个电极；位于所述灯管内表面的至少一部分上的涂层，其中所述气体或蒸汽在所述电极的激发下所产生的电离导致所述涂层提供可见光辐射；以及至少一个电子或离子护罩，所述护罩安装并覆盖在所述电极的末端的易溅射部分上，并且能够耐受所述电极的工作温度。
优选地，所述护罩包括盖帽，所述盖帽覆盖在所述电极面向所述灯管另一端的表面的至少一部分上，并且其中所述盖帽由高度耐热的电绝缘材料制成。
优选地，所述灯管的外直径小于12mm。
优选地，所述护罩由珐琅、陶瓷或石英材料中的任意一种材料制成。
优选地，所述电极为管状，并且所述护罩为环形圈，所述环形圈的内直径略小于所述管状柱形电极的内直径，其外直径略大于所述柱形电极的外直径。
优选地，所述电极为杆状，所述护罩为圆盘形，并且所述护罩的外直径略大于所述柱形电极的外直径。
优选地，所述电极为杆状，所述护罩为环形圈，所述护罩的外直径略大于所述柱形电极的外直径，并且所述护罩带有一个中心孔。
优选地，所述荧光灯包括两个电极，它们分装在所述灯管的各一端。
优选地，所述电极被置于所述灯管之内而不是所述灯管的末端。
优选地，所述护罩包括盖帽，所述盖帽覆盖在所述电极最接近所述灯管内电离区部分的至少一部分表面上，并且其中所述盖帽由高度耐热的电绝缘材料制成。
优选地，所述电极部分的至少一部分表面是低传热的部分。
优选地，所述电极部分的至少一部分表面是与电离区相面对的表面。在第二方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述护罩与所述电极的末端接合，并且能够被安装在所述电极至少面向所述灯管另一端的至少一部分表面上。
在第三方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述护罩与所述电极的末端接合，其接合方式使得所述电极的末端的至少一部分与所述灯管另一端相面对的表面的至少一部分被覆盖。
在第四方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极与所述灯管的所述内表面的一个区域相并列在第五方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极包括一对片状电极，其安装于所述灯管的端部区域，所述各个电极被并列放置，并且其电极片的平面相互平行，
其中所述电极对的各个所述电极包括一个护罩，所述护罩覆盖在至少与所述灯管的另一端相面对的所述电极的表面的至少一部分上。
在第六方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极包括一对装在所述灯管内的片状电极，各个所述电极被并列放置，其电极片的平面相互平行，并且各个所述电极被放置于所述灯管内的电离区附近，其中最接近所述电离区的各个所述电极部分的表面的至少一部分被所述护罩覆盖。
在第七方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极包括一对装于所述灯管的端区处的片状电极，各个所述电极被并列放置，其电极片的平面相互平行，并且所述平面与所述灯管的纵轴相平行，其中所述护罩和与所述灯管的另一端面对的所述电极的任一电极片边缘相接合。
在第八方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极包括一对装于所述灯管的端区处的片状电极，各个所述电极被并列放置，并且其电极片的平面相互平行，其中并且所述平面与所述灯管的纵轴相平行，在第九方面，本实用新型在于一种用于如前所述的冷阴极荧光灯的电极的电子护罩，其中所述电极包括一对电极，各个所述电极被并列放置，其电极片的平面相互平行，并且所述各个电极被与所述灯管的所述内表面的一个区域并列放置，本实用新型也可广泛地应用于本申请说明书中涉及或指出的单独的或整体的零件、组件和器件，以及其所述零件任何两个或多个的任何或所有组合，当这里提到的具体的完整物在本实用新型相关的技术中有己知等价物时，这种已知等价物被认为包括在内，就好像单独提出一样。为了说明本实用新型，附图示出的形式是目前优选的。但应理解，本实用新型并不局限于附图所示的精确结构。
图1是现有技术CCFL的侧视图；图2是现有技术电极的透视图；图3是另一现有技术电极的透视图；图4是还有另一个现有技术电极的透视图；图5是现有技术电极的剖视图，其示出了电子相对于电极的反射运动；图6是现有技术电极的剖视图，其示出电子撞击电极表面所引起的溅射，该表面横切灯管的纵向；图7a是其上有盖帽的本实用新型的电极的透视图；图7b是图7a的剖面图；图8a是其上有覆盖件的本实用新型的电极的另一结构的透视图；图8b是图8a的剖面图；图9a是其上带有覆盖件的另一实心杆状电极的透视图；图9b是图9a的剖面图；图9c是实心杆状电极的视图，上有另一覆盖件；图10是带有电极的CCFL的剖视图，电极上配有覆盖件；图11是现有技术CCFL的剖视图，其中示出，沉积在玻璃管内表面上的金属粉末会产生电子的第二导电路径；图12是有覆盖件情况下使用约800小时后的CCFL的视图；图13是无覆盖件情况下使用约800小时后的CCFL的视图；图14是被覆盖的电极的视图，其中示出了电子的相对运动情况。
在附图中，各标号所代表的部件或组成部分列表如下1-灯管2-面向内部的表面3-电极4-电极表面5-盖帽6-电离区7-电子8-金属粉末具体实施方式
本实用新型的一个实施例涉及到由电绝缘耐热材料(如陶瓷材料、石英或珐琅)制成的电子护罩或盖帽，所述电子护罩或盖帽附着在至少一个电极的末端(或者在灯是由直流电流驱动的情况下，其只附着在阴极的末端)。由于CCFL通常使用交流电(其频率范围通常为30kHz-100kHz)，因此其两个电极都可当作“阴极”。CCFL一般包括密封的灯管1(其外直径优选地为12mm或更小)，在其面向内部的表面2的至少一部分上涂有荧光材料。在灯管内(其剖面优选地为柱形薄壁)有至少一个电极，优选地为两个电极，如图10所示。电极3自身可以为柱形，如图7的例子所示；或者也可由平行片组成，如图8所示；也可以是圆柱体，如图9所示。
当灯启动时溅射最为严重。灯启动后溅射也将持续发生(只是程度降低)。虽然电子轰击是造成溅射的原因时，电极的加热会使溅射增加(热会导致原子更加活跃并且更易于突破束缚)。
对管状电极(图7)而言，面向电离区的电极的边缘溅射最严重，因为那里是主要被电子轰击区并且面积小。当电子护罩或电绝缘盖帽覆盖该边缘时，由于帽是绝缘，电子将不会轰击盖帽而是轰击电极的其它导电部分，例如管状电极的内壁，如图14所示。在这种情况下，轰击区扩大并且因而溅射严重程度降低。图12示出了根据本实用新型优选实施例所述利用盖帽实现的相对小的溅射。此图示出在带有盖帽的情况下，溅射虽然仍会发生，但从电极的边缘始开始出现沉积。这表明溅射出的金属来自于管状电极的内壁。
图13示出了不带盖帽的现有技术，其中示出了更加严重的溅射以及溅射出的金属(来自对电极边缘的轰击)沉积的地方。需要注意的是，被溅射出的金属所覆盖的区域位置与图12所示的情况不同，其位于电极边缘的两侧。
我们相信盖帽改变了电子的路径，从而避免电子轰击电极的面积小的区域而导致严重的溅射。
当使用一对平行片作为电极时，因为面向电离区的平行片状电极的边缘的面积小，其溅射情况最为严重。对杆状电极来说，由于其末端的边缘是尖锐端，溅射也最为严重。一般地，在尖锐点的地方，其溅射较严重。面向电离区的杆状电极的圆盘状端部也可能产生严重的溅射因为其具有相对小的面积和并且可能在非完全光滑的表面上具有尖锐点。
图7和8示出了使用中的盖帽。所述盖帽由高度耐热的材料制成，并且其厚度最好足以吸收大量的热能。它被放置在面向电子运动的主方向，以盖住电极会暴露在大量电子轰击的表面。这里所指的电离区可以理解为是灯泡或灯管内的这样一个区域，在该区域中将有最大比例的电离被电极引发。该区域一般为灯管内最不受阻挡的地方。例如，在使用玻璃管的情况下，电离区为管子两末端之间的主要部份。被视为非电离区的区域一般是灯管或灯泡内位于电极后面的区域。换句话说，在一个例子中，非电离区可以是灯泡或灯管内不处于两个电极中间的任何地方。
具体来讲，如图7所示的薄壁柱形电极或如图8所示的薄壁平面形电极都会引起严重的溅射问题，因为其受到电子轰击的主要面积很小。另外，图9a和图9b所示的实心杆状电极也能从所提供的保护盖帽中获益，因为它的端面与玻璃管的主伸长方向成横向(或基本上成直角)，从而使其表面承受最大的电子撞击力。
图8a和8b示出了可用于CCFL的电极结构的一种形式。在这种结构中，一对基本上相互平行的薄片(通常是金属薄片)3被相互靠近放置，并且被置于一个邻近灯管内的主电离区的位置。这两块平行薄片3通过导线从同一电源获得电能。当灯管呈细长形状时，这对电极片3与灯管的纵轴基本上平行。虽然图8a和8b示出了平行薄片3中各薄片均被覆盖有盖帽，但如果只在任一块薄片上覆盖盖帽，也能达致减少溅射的效果。
图9a和9b示出了可用于杆状电极的可能的盖帽。图9c示出另一盖帽，它由环形圈组成，其尺寸足以至少覆盖杆状电极表面的周边表面。
虽然在最优选形式中，密封的灯管1大致上是一细长的柱形构件，但可设想，球形灯管也可作为一种替代物。因此，虽然盖帽被优选地装在电极最接近灯管电离区的端部，可设想，当灯管是球形时，盖帽装在电极暴露在电离区的部分，而该部份是最易受到大量的电子轰击的部份。
在最优选形式中，电极较为接近密封的灯管的一端(不管灯管是管状还是球状)，而主电离区则是在此灯管内远离电极位置的区域。
在最优选形式中，玻璃管的内直径约为1-8mm，因此柱形、管形或杆状电极的外径约为0.7-7mm。
盖帽与电极可作可拆连接，例如可将盖帽简单地放置在电极端部。在此情况下，盖帽可拆掉，因为它未与电极烧结焊接在一起，因而是一单独零件。电极与盖帽也可烧结焊接在一起。为确保盖帽在电极上装牢，电极表面最好有孔或凹槽，由于增加接触面所以盖帽牢固地固定在电极上。
本领域的技术人员应该意识到，尽管本文柱描述了用于不同的电极的盖帽，但最重要的仅仅是在电极容易溅射的地方要被覆盖。因此，任何形状的盖帽或覆盖都是可能的。特别地易受攻击的区域包括尖锐的边缘或点。电极面向电离区的相对小的表面部分也是易受到攻击的区域。
图12和13示出了加上盖帽后的效果。各图中的灯己经过了800小时的使用。图13示出电极没有盖帽时，半透明区10(或溅射区)的透明度显著较低，图12则示出了电极3带有盖帽5时，相对不显着(较小并更为透明)的溅射区10a。实验证明，通过使用盖帽，CCFL的寿命可增加2至5倍。此外，减少溅射可使第二导电路径的影响减少，从而使照明效率增加2-5％。
权利要求1.一种冷阴极荧光灯，其特征在于包括密封的灯管，内含可电离的气体或蒸汽；安装在所述灯管端部区域的至少一个电极；位于所述灯管内表面的至少一部分上的涂层，其中所述气体或蒸汽在所述电极的激发下所产生的电离导致所述涂层提供可见光辐射；以及至少一个电子或离子护罩，所述护罩安装并覆盖在所述电极的末端的易溅射部分上，并且能够耐受所述电极的工作温度。
2.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述护罩包括盖帽，所述盖帽覆盖在所述电极至少面向所述灯管另一端的表面的至少一部分上，并且其中所述盖帽由高度耐热的电绝缘材料制成。
3.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述灯管的外直径小于12mm。
4.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述护罩由珐琅、陶瓷或石英材料中的任意一种材料制成。
5.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极为管状，并且所述护罩为环形圈，所述环形圈的内直径略小于所述管状柱形电极的内直径，其外直径略大于所述柱形电极的外直径。
6.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极为杆状，所述护罩为圆盘形，并且所述护罩的外直径略大于所述柱形电极的外直径。
7.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极为杆状，所述护罩为环形圈，所述护罩的外直径略大于所述柱形电极的外直径，并且所述护罩带有一个中心孔。
8.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述荧光灯包括两个电极，它们分装在所述灯管的各一端。
9.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极被置于所述灯管之内而不是所述灯管的末端。
10.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述护罩包括盖帽，所述盖帽覆盖在所述电极最接近所述灯管内电离区部分的至少一部分表面上，并且其中所述盖帽由高度耐热的电绝缘材料制成。
11.根据权利要求10所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极部分的至少一部分表面是低传热的部分。
12.根据权利要求10所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极部分的至少一部分表面是与电离区相面对的表面。
13.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述护罩与所述电极的末端接合，并且能够被安装在所述电极至少面向所述灯管另一端的至少一部分表面上。
14.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极包括一对片状电极，其安装于所述灯管的端部区域，所述各个电极被并列放置，并且其电极片的平面相互平行，其中所述电极对的各个所述电极包括一个护罩，所述护罩覆盖在至少与所述灯管的另一端相面对的所述电极的表面的至少一部分上。
15.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极包括一对装在所述灯管内的片状电极，各个所述电极被并列放置，其电极片的平面相互平行，并且各个所述电极被放置于所述灯管内的电离区附近，其中最接近所述电离区的各个所述电极部分的表面的至少一部分被所述护罩覆盖。
16.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯，其特征在于，所述电极包括一对装于所述灯管的端区处的片状电极，各个所述电极被并列放置，其电极片的平面相互平行，并且所述平面与所述灯管的纵轴相平行，其中所述护罩和与所述灯管的另一端面对的所述电极的任一电极片边缘相接合。
专利摘要本实用新型公开了一种冷阴极荧光灯，其包括密封的灯管，在灯管内表面的至少一部分上涂有荧光物质。与灯管的内表面的一个区域并列地放置有电极，该电极可通过支持电极的导线而从外部电源获得电能，并且该电极被置于灯管内的主电离区附近。荧光物质可被电极放电时在灯管内产生的射线激发，从而提供可见光辐射。与电离区最接近的电极部分的至少一部分表面被一盖帽覆盖，此盖帽由高耐热的非导电材料制成。本实用新型通过降低和/或消除溅射从而提高了CCFL的寿命，它至少向公众提供一种有效的选择。
文档编号H01J61/04GK2751435SQ20042006684
公开日2006年1月11日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年9月15日
发明者周立理, 周立行 申请人:彩辰有限公司