专利名称：直热式阴极电子激发荧光灯的制作方法
技术领域：
本实用涉及电灯领域，尤其是高效能低热量长寿命新式荧光灯。
背景技术：
现有的各种电灯如下白炽灯，白炽灯发光效率5|m/w，平均寿命为1000小时，95 %的热能损失，现有的 白炽灯钨丝容易老化，这是白炽灯很快失效的主要原因。氙灯，氙灯发光效率高为40|m/w，平均寿命1000小时，60%的热能损失，发出大量 热能须要进行冷却。氙灯的氙气非常难于提取，高压氙灯更不容易制造，同时氙灯不易起 动，制造工艺复杂，成本高。钠灯，钠灯发光效率要比其它电灯高，低压钠灯150|m/w，高压钠灯120|m/w，钠灯 的寿命和热能损耗是受环境和内部结构而决定的。钠蒸气有强烈的侵蚀作用，在点燃时处 于高温钠蒸气不能采用玻璃管，而是采用昂贵透明氧化铝陶瓷管。钠灯大体上是单色光，并 且显色性极差，起动变压器复杂，须要开路较高的漏磁变压器进行直接启动，而要使钠蒸气 上升到正常的工作状态需要10分钟左右，灯工作的位置是有一定要求的，灯管放置以水平 为准不能向一方倾斜，否则点燃灯管的液态会向下方移动，对灯特性带来不良影响，造价昂
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贝O发光二极管灯，现有先进的发光二极管灯发光效率5-30 Im/w,虽然长寿命，也只 能达到5000小时，然而制造工艺复杂，单一发光二极管不能发出彩色光，必须分为红色、绿 色、蓝色组成发出白光，并且光谱不纯，而且由于发光二极管内部晶体阻力的原因发出大量 的热量损失率达到70%，发光效率最高平均仅为30%，发出的热量不容易散发，其灯散热 器设计比较困难，实用不方便，造价昂贵。荧光汞灯，荧光汞灯发光效率是40 I m/w，平均寿命最长5000-7000小时，75%的热 能损失，通常荧光汞灯都有起辉时间，低压汞灯一秒，高压汞灯10分，并且荧光汞灯调节亮 度非常困难和复杂，不容易制造这种电路。而荧光汞灯如果正常点亮，必须维持电源的稳 定。通常荧光汞灯随着电源变动，电源电压的变动对灯的特性有效大的影响，至其影响程度 因配置的镇流器不同亦有差异，电源电压一经提高灯电流随之增加，电子放射物质亦随之 大量蒸发，从而引起灯管端发黑，促使灯缩短寿命，如果电源电压过低将造成起动困难以及 电子放射物质的早期飞溅等等，这同样会促使灯的寿命缩短。一般情况所有的荧光汞灯电 源电压对灯管都限制额定电压范围内。其次通常荧光汞灯电源频率也必须符合镇流器的额 定频率，例如以50Hz而使60Hz的扼流镇流器，就会造成过电流烧坏镇流器以及缩短灯的寿 命。如果与此情况相反，则将造成灯电流减小，同样缩短灯的寿命，同时不能调光。温度也 会影响通常荧光汞灯，汞蒸气压力不同管壁温度均将影响荧光汞灯的亮度变化，当环境温 度高于或低于最佳管壁温度时，则将造成减少紫外线的辐射，从而减低亮度，由此可以理解 环境温度对荧光汞灯影响是很大的。其次在低温条件下因对氩的汞蒸气分压减少，提高了 起动电压，所以在制造过程中对于汞和氩气在灯管内压力不易调控，现有的荧光汞灯必须控制汞蒸气压力5-6Xl(T3(torr)附近时和少量氩气，否则影响寿命，所以制造工艺难以控 制，现有荧光汞灯由电弧撞击汞原子产生253. 7nm的紫外线激发管壁上的荧光物质，使之 发出可见光，并且对人有害，荧光体可见光发光效率只能达到25%，其余热能全部损失，并 且成本高。上述是荧光汞灯存在的缺陷，另外荧光汞灯还与白炽灯、氙灯、钠灯、发光二极管 灯存在共同缺陷之处是使用寿命短，发光效率低，损失热能大，光谱显色性差，制造工艺复 杂并且难以控制，除白炽灯外，其余灯种造价高。
发明内容本实用为了克服现有各种电灯使用寿命短，发光效率低，损失热能大，光谱显色性 差，制造产品复杂和难以控制等不足，除白炽灯以外其余灯种造价高，对人有害。本实用提 供一种新式直热式阴极电子激发荧光灯，该荧光灯不仅寿命长，而且发光效率高，损失热能 少，光谱色彩丰富，不受温度影响，不产生紫外线，对人无害，制造产品简单容易控制，造价 低。本实用原理是用直热式阴极电子通过直流高压加速电子激发荧光粉发光。按上述原理，本实用解决其技术问题所采用的技术方案是在长管形荧光灯内安 装直热式灯丝，直热式灯丝外围安装加速栅极，最外层是玻璃层，在玻璃层内壁涂上荧光 粉，灯内为真空，然后在配置变压器或稳压器。本实用是采用镍或以钨制作直热式灯丝，采用镁化银或氯化钾等碱的卤化物层制 作二次电子发射材料栅极板。采用钠玻璃、硼硅玻璃、氧化铝陶瓷或以石英为基本材料构成的玻璃可选用制作 长管形荧光灯玻璃零件。采用P1 P47(世界标准名称)荧光粉为发光体。钠玻璃和硼硅玻璃的硬度是5，而钠玻璃导热率(卡/厘米·秒·。C )0. 0025，而硼 硅玻璃导热率是0. 0027，钠玻璃的绝缘强度〔50周/秒(千伏/毫米)〕5-20，而硼硅玻璃 绝缘强度是20-35，所以钠玻璃适合一般荧光灯材料，硼硅玻璃适合较高温度荧光灯材料， 可在770K左右环境下应用。氧化铝玻璃陶瓷抗弯曲强度(kg/cm2) 5000，导热系数(cdl -cm/s -Cm2-0OO. 075， 击穿电压(kv/mm) 15，所以氧化铝玻璃适合耐高温制造荧光灯零件材料。石英为基本材料构成的玻璃硬度是7，抗弯曲(公斤/厘米2) 700-1100，导热系数 (千卡/米 小时 度，20°C ) 1. 19，击穿电压(千伏/毫米，20°C ) 43，所以石英玻璃适合高 温和冲击性较大的环境下制造荧光灯零件材料。按上述各种玻璃特性，根据不同使用进行选择。本实用采用P1 P47(世界标准名称)荧光粉是多种颜色的，该实用采用P4(世界 标准名称)ZnS Ag+ (Zn，Cd) S Ag荧光粉是白色的。这种荧光粉是由电子束激发，而不是通常的荧光汞灯紫外线激发。本实用的荧光灯其发光机理是由直热式阴极电子发射材料发出电子经高压直流 加速轰击荧光粉产生可见光，这种发光的优点是效率高，光通量高、低热量、不产生紫外线 对人无害，灯管内没有阻力，没有起辉器和电子镇流器。[0022]本实用是由电源电压经变压器或稳压器变换成灯丝电压和加速高压，加速高压经 高压整流二极管变成直流高压接至加速栅极，所以没有起辉器和电子镇流器，这就克服现 有荧光汞灯起辉时间和随着电源变动，电源电压的变动对灯的特性产生较大的影响，所以 本实用荧光灯起动快速没有通常的起辉时间，电源电压的变动对荧光灯不产生任何影响， 从而使灯的寿命更长。本实用直热式阴极电子激发荧光灯，采用各种材料组合，优点是采用直热式灯丝发射材料发出电子，经高压直流加速轰击荧光粉产生可见光，这 种发光的优点是效率高、光通量高、低热量、不产生紫外线，对人无害，制造容易，造价低。这就克服现有各种电灯，灯丝发射电子效率底、高热量、损失热量大，而且产生紫 外线对人有害，制造复杂，造价高。本实用荧光灯采用栅极加上二次电子发射材料，比没有安装二次电子发射材料的 栅极亮度高12倍，并且不损失一点电能。这就克服现有各种电灯达不到的亮度和节能。本实用荧光灯与现有荧光汞灯所用的荧光粉不同，本实用荧光灯所用的荧光粉是 高效阴极射线管荧光屏的荧光粉，该荧光灯很容易实现高亮度，高效率和长寿命，因为大 功率电子束电流很容易实现高亮度，并且灯内没有增加其温度，本实用所用的荧光粉来源 丰富，价格低廉。这就克服现有荧光汞灯发光效率不高，光谱不连续，发出的色彩不全面，使彩色荧 光汞灯不理想，现有荧光汞灯荧光物质不丰富，造价高，又因荧光汞灯发出大量热量又与外 部温度产生差异，从而对灯造成不良影响，促使灯的寿命缩短。本实用荧光灯对灯内采用抽成真空即可，灯内没有阻力，发光效率高，光通量高， 低热量，不损失一点热能，寿命长，制造产品简单，造价低。这就克服现有荧光汞灯抽气加入汞及少量氩气，并且其控制荧光汞灯管内部压力 等严格的工艺，也克服现有荧光汞灯因汞蒸气压力不同，对管壁温度均将影响荧光汞灯亮 度变化。同时克服管内温度高、发光效率低、光通量低、损失热能大、寿命短、制造产品复杂， 造价高。本实用荧光灯配置变压器或稳压器，所以荧光灯起动快速，电源电压变动对荧光 灯不产生任何影响，从而使灯的寿命更长，并且可以通过调节加速电压的大小快速的调节 灯的亮度，灯明暗的速率是较高的，这样可以用在装饰上和舞台上。这就克服现有荧光汞灯因配置的镇流器不同亦有差异，电源电压的变动对荧光汞 灯产生较大影响，从而使灯管发黑缩短灯的寿命。其次通常荧光汞灯电源频率也必须符合 镇流器额定频率，否则烧毁镇流器或者造成灯电流减小都会同样缩短灯的寿命。荧光汞灯 都有起辉时间，调节亮度非常困难和复杂。本实用制造材料镍、镁化银、荧光粉、钠玻璃、硼硅玻璃或以石英为基本材料构成 的玻璃，这些材料来源丰富，造价低。本实用与现有技术相比，所带来有益效果是节省电能70%，发光效率提高到 701m/w,寿命可长达30多年，色彩丰富，可以调光，不产生紫外线对人无害，并且实现高亮 度，低热量，在点燃时可以不受周围环境和温度影响，制造产品简单容易控制，造价低。
图1至图8是本实用新型长管形荧光灯零部件结构图。图1是支撑杆。图2是玻璃外壳。图3是电压灯芯柱。图4是高压灯芯柱。图5是栅极支架。图6是长管形栅极。图7是稳压器。图8是金属外壳及绝缘垫。图9是组合长管形荧光灯实施例的纵剖面结构图。
具体实施方式
图中1、支撑杆，2、支撑杆内部引入线，3、灯丝，4、栅极支架，5、电压灯芯柱，6、二个 插脚，7、高压灯芯柱，8、一个插脚，9、栅极，10、玻璃外壳，11、荧光粉，12、灯丝端头与灯芯柱 外部引入线连接，13、灯丝尾头与支撑杆一端内部引入线连接，14、支撑杆另一端内部引入 线端头与灯芯柱外部引入线连接，15、排气管，16、金属灯头外壳，17、绝缘垫，18、支撑杆截 面为五角形，19、支撑杆内中心小孔为内部引入线，20、玻璃层，21、荧光粉，22、电源外部引 入线，23、排气内孔，24、排气外孔，25、支撑杆插孔，26、固定栅极线，27、加速栅极高压外部 引入线，28、稳压器，四、栅极直流高压，30、灯丝电压，31、地线，32、电源电压。在图9中所示实施例中是直热式阴级电子激发长管形荧光灯，在灯内中心是截 面为五角形直热式灯丝支撑杆(1)，支撑杆内有内部引入线0)，直热式灯丝(3)，螺旋绕 在支撑杆上，在支撑杆上安装栅极支架(4)，荧光灯两端各部分是灯芯柱，一端是电压灯芯 柱(5)，内有直热式灯丝电压引线连接处有二个插脚(6)，另一端是高压灯芯柱(7)，内有栅 极直流高压引线连接处有一个插脚(8)，在直热式灯丝外围部分是栅极(9)，最外层是荧光 灯玻璃外壳(10)，外壳内壁涂荧光粉(11)，直热式灯丝端头与灯芯柱外部电源引入线连接 (12)，直热式灯丝尾头与支撑杆一端内部引线连接(13)，支撑杆另一端内部引入线与灯芯 柱外部电源引入线连接(14)，每个灯芯柱都有排气管(15)，荧光灯两端最外层是金属灯头 外壳(16)，金属灯头外壳与每个插脚间安装绝缘垫(17)。在配置稳压器( )，稳压器电路板中灯丝电压(30、31)，连接直热式灯丝电压二 个插脚(6)，电路板中的栅极直流高压( )，连接荧光灯栅极电压的一个插脚(8)，稳压器 的电源电压(32)，引线连接外部电源电压引线。
权利要求1.一种直热式阴极电子激发荧光灯；其特征是长管形荧光灯内安装直热式灯丝，直热 式灯丝外围安装加速栅极，最外层是玻璃层，在玻璃层内壁涂上荧光粉，灯内为真空，然后 再配置变压器或稳压器。
2.根据权利要求1所述直热式阴极电子激发荧光灯其特征是采用镍或以钨制作直热 式灯丝，采用镁化银或氯化钾制作二次电子发射材料栅极，采用钠玻璃，硼硅玻璃，氧化铝 陶瓷或石英为基本材料构成的玻璃，采用P1 P47荧光粉为发光体。
专利摘要本实用是直热式阴极电子激发荧光灯，是属机电领域，本实用所要解决的是各种电灯使用寿命短，发光效率低，损失热能大，制造工艺复杂。产生紫外线对人有害，解决该问题的技术方案要点是在长管形荧光灯内安装直热式灯丝，灯丝外围安装加速栅极，最外层是玻璃层，在玻璃层内壁涂上荧光粉，荧光灯内为真空，然后再配置变压器或稳压器，这样可以达到节省电能70％，发光效率提高到70lm/W，寿命可长达30多年，色彩丰富，可以调光，不产生紫外线对人无害，并且实现高亮度低热量，在点燃时不受周围环境和温度影响，制造产品简单容易控制，造价低。
文档编号H01J9/24GK201845735SQ20102011733
公开日2011年5月25日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者崔龙华 申请人:崔龙华