专利名称：容性无极灯的制作方法
容性无极灯技术领域照明电光源，个体功率小却集成用电大户。第一代白炽灯，光效低在10Lm/w,已进入为气体辉光放电灯的取代期。气体辉光放电，系充入堕性气体及汞的低气压腔内，激发电离雪崩，高能粒子返回基态释能，放射紫外线。185nm波产生03，即臭氧灯；253. 7nm波直接杀菌为紫外线消毒灯。拉弧强辉光制成碳弧灯脉冲氙灯，弱辉光沿面放电则用做03元件，生产臭氧。潘宁辉光，通过荧光层把紫外线转化出照明光，便是第二代电光源荧光灯，光效提高到30Lm/w。界于阴、阳极位降区之间的正柱区，可大辐度拉长，故多为管形。提高荧光质的能效，三基色荧光层光效高达60Lm/w，色温照度显色指数相应提高，即为第三代电光源。然而，始于白炽灯的灯丝短命，却难以摆脱。尽管加强管/泡与管脚的贴合度，把IOOOh的白炽灯寿提高到3000h，仍然难尽人意。灯的累进损坏，酿成能源资源的双重浪费。难于挣脱这种历史性故疾，难在金属(管脚)与玻璃(管/泡)的热涨冷缩系数只能是接近，不可能一致，微观是通透的，渗透导至灯管内‘中毒’。这种异质体密封的温度涨缩不等所酿成的先天不足，俗称‘癌症’。工艺要求固定W丝的管脚(金属导线)线径O. 6_，粗则难免玻璃炸裂，可想而知涨缩后果的严重。去掉灯丝管脚的无极灯管，以玻璃质·体密封的理论灯寿达80000h，耐候性更佳。无极后以电磁耦合取代管脚的直通，磁环激发启辉获得成功，堪为电光源技术的历史性大跨越。近几年无极灯热起来，我国已成生产大国，开始上市、出口。而LED，即半导体发光管从显示屏转向照明，另辟蹊径。二者竞相冲向第四代电光源的宝座。
背景技术：
荧光灯由灯管与启辉器构成。灯管工艺比较成熟，去掉灯丝管脚无极化，更简便。启辉镇流则历经波折。开始是铁芯电感加跳泡，耗电频闪启辉慢。改进为电子镇流器，获得进步，也附带来故障点多可靠性降低与开关电源的谐波等问题。处理起来，涉及电子电力的方方面面，至今难于满足节能环保的新要求，无极灯尤为突出。无极后失去热子(灯丝热)不利电子发射。尤其是磁环，加重了启辉控制的负担。从整流振荡逆变，滤波扼流，到力率控制(PFC)，系统复杂元器件增多。从感性无极灯开关电源的体积重量、磁环的温升，显而易见。系统环节及器件增多，故障点与附加能耗增加，体极重量也随之增加，工艺复杂化。其成本比荧光灯镇流器超几十倍。无极灯寿，实则取决于电子变压器的可靠性。‘号称灯寿80000H，实际不过8000H，有些只使用IOOOH流明已下降了 50%以上’(百度百科)。‘无极灯光效实际不过65Lm/w，与节能灯相当’。综合起来，按建设部‘十一五城市绿色照明工程规划纲要实施细则’的要求尚难达到。LED已进入十城万盏绿色照明工程试用，而同为争夺第四代照明光源宝座的无极灯，则叫好不叫座，被甩在后头.其实，在趋之若鹜的LED热潮中也暴露出其隐患，‘只是潜在的危险与其它照明技术不同罢了’。LED中的砷铅镍对人体及环境的影响最为严重。‘实际上在美国加州法律中，绝大多数LED灯都已明确定义为有毒垃圾’。试用表明，LED光效低于节能灯，并且显色性差，为不争的事实。灯寿也是远远低于理论值，温升光衰增光折寿尤为严重。大多用于环境泛光亮化，尚难于进入室内照明。‘当记者再走照明会展时，明显感觉去年各大照明巨头对LED的态度收敛了许多，更多的把宣传方向转回节能灯’。节能灯以汞齐代汞，有效降低了汞污染。而LED也同样囿于异质封装涨缩难一的困扰，徘徊于散热隐患酿成的光衰、击穿、光频偏移。LED的核心技术——芯片，80%靠进口，国内一哄而起的大多为下游企业。业界学者惊呼LED盲目投入的巨大浪废。节能环保，呼唤无极灯提高性价比。省去灯丝管脚的无极灯管比节能灯管简便，决定其技术经济指标的关键是耦合的磁环。除了复杂化的开关电源，笨重的磁环也不利灯具配套按装，使用维护不便。当LED出师不利，电光源的发展方向，‘今年重点还是以节能灯为主导’。电光源市场现实，节能灯价不过十几元/套，使用简便；而同功率的LED为数十元，无极灯价则高达数百元。提高性价比一老课题，叫好不叫座，摆在面前。发明内容本发明的技术构思是在无极灯管两头套上导电膜片为电容的外极板，灯管玻璃壁为介电体，管内辉光放电(导)体为对应的内极板及其连线，构成等效电容的串联。本技术方案，首先用于废旧灯管利废。汞灯钠灯冷阴极荧光灯等等，也可以同理实现无极化。进一步按原制灯工艺，把封装熔焊前的喇叭头(去掉灯丝管脚)改形内置，对应加装以玻璃管壁为介质的导电内外膜片，两组膜片构成电容串联。内极板的串联线仍然是辉光放电体兼顾。沿灯管轴线在内极板加上针极钨丝，构成针/针尖端放电，见图I。针极 曲率大电力线集中电场梯度高，以提高电子发射率，补偿无极失去热子——焦耳热对洛仑兹力的促进，大辐度降低电子逸出功。针极的在线自热式聚焦性能量可大幅度提高光效。点射流的静电冷却、焦点热的电极蒸发，在电源的交变中相互抵消。低温汞齐可置于灯管的抽气孔内或内极板上。低温汞齐固汞，点灯时汞逸出关灯被吸回，克服了液态汞的污染并可精控加汞量。内极板的材质结构，按阴极位降、吸气、蓄汞、蒸发等特点综合配定。照明，做为用电负载，以电容取代磁环耦合，不但根除感性滞后的力率及其控制，还能向电网补偿无功。本质而论，耦合电容为就地取材玻璃介质的电容器，兼顾双重滤波，从散热看，也堪为巧夺天工的散热器。按电容耦合结构，改进LED芯片封装，同样以质体密封实现无极化，见图
2。不同点是把整流环节也随内极板内置于PN结的封装内，以便LED的直流供电。进而实现背光照明功率单元的集成化。如此，对LED则刮目相看。节能灯即紧凑型荧光灯，同样可以实现有灯丝的无极化，把等效电容一分为二，灯钨丝串联于两个内极板，见图3.这种无极化，其电容还可以多路串并联，扩大应用面。
。图I为内置膜片，加针/针极的结构示意图。1、6—外极板；2、5—内极板；3——管壁；4——辉光放电体。针极用钨丝，熔点3655K，2700K的蒸发率仅为O. 0043mg/cm2o静态质量为零的电子，其动量能量E = HV. H-普朗克常数，V-频率。提高频率便可提高光效，当以电磁干扰标准为限。通常场致发射的场强llOV/cm，针/针极激发则可大幅度降低启辉电压。针极为细螺旋结构，内蓄电子粉，进一步增强能效。光敏对比法测得光效达120LM/W。与磁环无极灯的感性负载不同，容性无极灯属于容性负载，不但消除了感性负载电流滞后，还能向电网补偿无功，兼备双重滤除电流谐波与散热。图2为无极封装LED的电气原理图。耦合电容C1C2的外极板加引线X1X2，内极板联接整流桥ZL的交流输入端，整流的直流供出LED的直流电源。整流桥ZL与LED同属二极管，当以其P/N结为单元，与C1C2的内极板集成，以环氧树脂封装，实现质体密封无极化。半导体芯片产成在超净间内，清洁度极高。尽管LED的引线封装，与节能灯的低真空腔不同，异质体密封的微渗漏，却是共同性的基本难题。照明灯运行于大气中，处于N2 02 H20 C02等粒子包围，不用时也摆脱不了管内负压抽力。尤其温度变化，涨缩不一的贴合面产生微渗透，加之离子沿面潜移，进入管内的H20离解出羟基(OH)进攻，俗称辉光放电的‘癌症’，无极化则迎刃而解。以管壁介电的等效电容量5PF/cm2，体积受限，当按叠层电容结构微缩，并随喇叭头内置克服挡光。
具体实施方式
节能灯即紧凑型荧光灯，保持其能效与结构基本不变的无极化，电气原理见图3。紧凑型荧光灯，灯管镇流合一微缩于E27白炽灯头，简便实用。比白炽灯节电80%，高效低价，显色色温亦佳，广为市场欢迎，潜力巨大。‘现在中国家庭中白炽数21亿只，以节能灯代之，每天以4小时计,年节电1165亿度,相当2. 36个三峡电站的年发电量’(照明白皮书)。照明节电，为十大节能重点之首。节能灯 列入863计划以来，绿色照明工程力推，2008年产值近700亿元，产出6200万只。2009年猛增到12亿只。在国家补贴售价50%的支持下，涌起热潮。可靠性尤其是短命灯也涌现出来。抽检表明，节能灯大多达不到2000H光通不低于78%的标准。有的用了几天光效倍减，甚而几小时报废，并非罕见。‘节能灯是省电，可为啥总是坏？节省的电费还不够买灯泡的’。针对市民的普遍反应，市消协随机买了 636只节能灯进行比较试验。。。。。(北京日报2011年4月2日)。除了粗制泛造，卤粉冒充三基色等恶性竞争，潜在的根本问题还是异质密封的隐患。低于25W的节能灯镇流器，例如，YPZ 220/201^81，简化到23个元器件，微缩于33117(111111)的园饼形空间里，以便与E27灯头配套。几乎没有处理电流谐波与力率控制(PFC)的余地，节能标准也难于对其苛求。在照明用电的高峰期，无功与电流谐波损耗集中突出，冲击继电保护系统，处理中性线电流、电容补偿的代价不菲，酿成供电网的额外负担。为低碳，不得不取大舍小，实在是没有办法的办法。节能灯无极化，无需功率因数控制，且可向电网补无功，兼备双重电容滤波附带散热。故比节能灯更节能，灯寿倍增。从低碳角度衡量，除了灯节电，灯寿倍增，还有能耗倍减等多种意义——制灯工艺的用气用电；原材料(在先)的熔炼玻璃、金属的能耗；原材料资源，尤其是制取三基色荧光质的稀土资源浪废。。。。皆相应倍减。
权利要求
1.一种电光源，其特征是以场致发射启辉的容性无极灯。
2.根据权利要求I所述，容性无极灯的等效电容，由以无极灯管壁为介电体的内外极板构成，从而给定容性负载的串联回路，进而实现多路串并联。
3.根据权利要求1、2所述的容性无极灯，其等效电容内极板加装针极，构成针/针尖端放电，提高场致发射的能效。
4.根据权利要求1、2、3所述的等效电容结构，可以实现半导体器件LED芯片之类的无极化封装，进而实现集成化。
全文摘要
一种电光源——容性无极灯，其特征是以管壁为介电体的等效电容耦合，启辉镇流。电容耦合取代灯丝管脚的直通，排除了玻璃(管壁)与金属(管脚)涨缩不一的微渗透，灯寿巨增。从白炽灯荧光灯到节能灯的历史性灯丝短寿“中毒”迎刃而解。与磁环耦合的感性无极灯不同，去掉笨重的磁环及其感性负载的电流滞后，也简化了开关电源(电子变压器)，相应降低谐波危害。容性负载不但排除电流滞后，还可向电网补偿无功。LED与各类辉光放电灯，同理可以实现无极化。根据需要，等效电容可以多路串并联，扩展应用面。尤其半导体器件P/N结类无极化集成化，成效优异。节能灯，即紧凑型荧光灯无极化，保持其能效、工艺结构基本不变，比节能灯更节能灯寿倍增。
文档编号H01J61/56GK102891069SQ20111021684
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月23日 优先权日2011年7月23日
发明者时文生 申请人:时文生