专利名称：紧凑型冷阴极荧光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种高效率、长寿命的紧凑型荧光灯，特别是一种高效率、长寿命的紧凑型冷阴极荧光灯，可用于照明或信息显示等。
目前，现有技术的紧凑型荧光灯均为热阴极荧光灯，它具有发热效率高，体积小等优点，已被广泛地用于室内照明。但现有技术的紧凑型热阴极荧光灯，由于它的电子源为温度高达900-1000摄氏度的细丝，因此它的使用寿命短，一般仅为几千小时，尤其是用于需要经常开和关的场合，例如交通灯和显示器灯，它的工作寿命将十分短以致于无法应用。
本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种效率高、使用寿命长的冷阴极紧凑型荧光灯，它可用于照明、交通灯及单色、多色和全色显示等。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括有至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，一个泡壳，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，所述的荧光灯管被固定在驱动器外壳的顶部，驱动器的输入电压端经过所述灯头与外电压相连，它的输出端与所述荧光灯管相连。
本发明所述的冷阴极荧光灯管为薄管壁、细管径的荧光灯管，其管壁厚度为0．2至0．7mm，其管径为1．6至10mm。
所述的荧光灯管为螺旋形灯管或其它形状的灯管。
本发明所述的荧光灯管为至少一层螺旋形灯管，且多层螺旋形灯管可以是同一发光色，或不同色的或红、兰、绿三基色的，从而可用于单色、多色、全色或变色照明和显示等。
所述的螺旋形荧光灯管的螺距可以是均匀的，也可以是不均匀的，例如顶部灯管的螺距较小而近电极部分螺距较大，以利于灯管的温度分布均匀，提高荧光灯的效率。
所述的泡壳可以是一密封的塑料泡壳。
本发明所述的荧光灯管外套入有一前部至少有一个通孔的透明或漫射的圆顶柱形或球形或其它形状的泡壳，该泡壳的后部为一头大、一头小的内表面为高反射率面的泡壳，它的大的一头与前部泡壳连接，且它小的一头与所述的驱动器外壳连接。
所述的由前后二部分组成的泡壳，其内可装入大外尺寸的螺旋形紧凑型荧光灯管，使所述的的荧光灯管具有较大的顶部光出射窗口，例如大于螺旋内圆面积的50％，和较大的螺旋形灯管之间的间隙，例如所述的间隙和灯管外径之比大于1∶5，从而提高荧光灯管的光的出射效率。
本发明所述的具有至少一个通孔的泡壳前部为塑料或玻璃制成。而所述的泡壳后部为塑料或陶瓷或金属制成。
本发明所述的泡壳前部的通孔，可以是一系列的通孔，如一系列圆形或其它形状的通孔，所述的通孔可以是均匀分布或不均匀分布的或制成一定图形的通孔，它既可使空气流通，把荧光灯和驱动器产生的热有效地散热，从而提高荧光灯的效率和寿命，又能使光均匀地出射和具有良好的机械强度。
本发明的目的还可通过如下技术方案来完成，它包括至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，还有一个由前后二部份组成的泡壳，泡壳前部为一透明或漫射的圆顶柱形或球形或其它形状的泡壳，泡壳的后部为一头大、一头小的金属制成的泡壳，它的内表面为高反射率面，它的大的一头与所述的泡壳前部连接，它的小的一头与所述的驱动器的外壳连接，所述的荧光灯管被装在所述的泡壳之中，并固定在驱动器外壳的顶部，所述的驱动器的输入电压端经过所述的灯头与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管相连，这里，金属制泡壳后部可将荧光灯管和驱动器所发的热有效地散发。
本发明的目的也可通过如下技术方案来完成，它包括至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，一个透明或漫射的塑料泡壳，所述的冷阴极荧光灯管被装在所述的泡壳内，并固定在所述的驱动器外壳的顶部，而所述的泡壳与所述的驱动器外壳连接，另外，所述的驱动器的输入电压端经过所述灯头与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管相连，当接通输入电压时，所述的驱动器的输出电压即可点亮所述的荧光灯管。
本发明的目的也可通过如下技术方案来完成，它包括至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，一个透明或漫射的塑料泡壳，所述的冷阴极荧光灯管被装在所述的泡壳内，它由前后二部份组成，泡壳前部为一透明或漫射的圆顶柱形或球形或其它形状的泡壳，泡壳的后部为一头大、一头小的金属制成的泡壳，它的内表面为高反射率面，它的大的一头与所述的泡壳前部连接，它的小的一头与所述的驱动器的外壳连接，所述的荧光灯管被装在所述的泡壳之中，并固定在驱动器外壳的顶部，所述的驱动器的输入电压端经过所述的灯头与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管相连。
以上所述的冷阴极荧光灯管，是一种长寿命的荧光灯管，它包括一个密封的玻璃管，其内壁上制有发光粉，管内充有放电气体，如汞，氩，氖，或氙等，二个电极位于所述玻璃管的二端，并有导电线通向玻璃管外，用于和外驱动电压相连，在所述的电极外有一与电极绝缘的金属套，例如用薄镍皮制成的金属套，荧光灯工作时，电极溅射产生的汞化合物将沉淀在金属套的表面上，由于金属套与电极很近，其温度较高，所沉淀的汞化合物会逐渐释汞，使汞再生循环，从而得到更长寿命的荧光灯。
如下图1是现有技术的螺旋形热阴极紧凑型荧光灯的结构示意图。
图2是图1所示的热阴极紧凑型荧光灯的剖示结构示意图。
图3是本发明的冷阴极紧凑型荧光灯的一个实施例结构示意图。
图4也是本发明的冷阴极紧凑型荧光灯管的一个实施例结构示意图。
图5是本发明的冷阴极紧凑型荧光灯管的又一个实施例结构示意图。
图6是现有技术的冷阴极荧光灯管的电极结构示意图。
图7是本发明的冷阴极荧光灯管的电极结构示意图。
下面将通过附图对本发明作详细的介绍图1和图2所示为现有技术的螺旋形热阴极紧凑型荧光灯的结构示意，图中，有一螺旋形热阴极荧光灯管101，在该灯管的二端有用于产生电子的热丝电极102，灯管被固定安装在灯座106上。灯座内安装有驱动器103，它的二个输入端104通过灯头105把输入电压连接到驱动器103上。驱动器103的输出电压则连接热阴极荧光灯管101，以点亮热阴极荧光灯管101，灯头105位于灯座106的下方。这种热阴极荧光灯的特点是第一，荧光灯管为热阴极荧光灯管，电极102为涂有发射材料的细丝阴极，它的工作温度为900至1000摄氏度，在此工作温度下，电极102可有效地发射电子以点亮荧光灯管。由于电极是高温工作的细丝，因此，灯的寿命短。特别是对于荧光灯需要经常开和关的场合，如交通灯和显示器等，则寿命将更短，甚至于无法应用。第二，由于所说的荧光灯管的二端有高温热丝电极，灯管101的直经107一般比较大，例如为12mm，因此，螺旋灯管的螺旋的内径108很小，各螺旋灯管之间的间隙110也都比较小，其螺旋灯管内侧所发的光的出射效率低。从图2可见，灯管内侧所发的光得经多次反射后才能出射，如图中109所示，或被螺旋灯管的顶部横梁111挡住，如图中所示112，从而降低了它的有效发光效率。
图3所示为本发明的冷阴极紧凑型荧光灯的一个实施例结构示意图，图中有螺旋型或其它形状的冷阴极荧光灯管201，灯管二端有冷阴极213，灯座内放置有驱动器203，该驱动器203的二个输入端204通过灯头205把输入电压连接到驱动器203上，驱动器203的输出则连接于冷阴极荧光灯管201以点亮它，灯头205与驱动器外壳206相连。
本发明的冷阴极紧凑型荧光灯管201采用薄管壁、细管径的螺旋形或其他形状的冷阴极荧光灯管，其管壁为0．2至0．7mm，管径为1．6至10mm。由于灯管管壁薄，灯管散热好，灯管的单位面积的负载功率可以增加，以得到高发光效率的紧凑型荧光灯。
本发明由于使用细管径的荧光灯管，因此灯管之间的间隙210较大，例如间隙210和灯管201的外径之比大于1∶5，螺旋形灯管的螺旋内径208也较大，使所说的荧光灯管具有较大的顶部光出射窗口，例如大于螺旋内园面积的50％，因而提高了螺旋形灯管内侧所发的光的出射效率，从而提高了灯的有效发光效率。
此外，由于本发明的冷阴极紧凑型荧光灯使用了薄管壁、细管径的荧光灯，为了保证有很好的机械强度，灯管外需要有一泡壳214进行保护。
对于小功率紧凑型冷阴极荧光灯，所述的泡壳214可以是一个密封的泡壳，用透明或漫射的塑料制成，其形状可以是球形、梨形、烛形、圆头柱形或其它形状的泡壳，所述密封的泡壳有助于保温提高小功率冷阴极荧光灯管的温度，以提高发光效率。
对于大功率冷阴极紧凑型荧光灯，由于需要较长长度的灯管，灯管和驱动器都需要散热，它的泡壳为一个至少有一个通孔的透明或漫射的泡壳，见图4所示的结构。图4是本发明的的冷阴极紧凑型荧光灯的又一实施例结构示意图，图中有螺旋形或其他形状的冷阴极荧光灯管301，该荧光灯管的二端有冷阴极313，驱动器303装在外壳306内，该驱动器的二个输入端304通过灯头305把输入电压连接到驱动器303上。驱动器303的输出则连接荧光灯管301以点亮它，而泡壳314是一个至少有一个通孔的透明或漫射的泡壳。
图4中所示的泡壳314由314a和314b二部分组成，314a为泡壳前部，它是一个至少有一个通孔315的透明或漫射的泡壳，其形状可为圆头柱形或球形或其它形状，它可使荧光灯的光有效、均匀地输出，它由透明或漫射的玻璃或塑料制成。所述的上部泡壳314a的通孔315可以是至少有一个圆孔或其他形状的通孔。所述的通孔可以是均匀分布或不均匀分布的，或被制成一定图形的通孔，使它既可使空气流通，把荧光灯产生的热有效地散发出去，从而提高了荧光灯管的效率和使用寿命，又能使光均匀地出射。后部泡壳314b为一头大、一头小，大的一头与前部泡壳314a结合，小的一头与驱动器外壳306相结合，此后部泡壳314b的内表面316为一高反射率面，可有效地把荧光灯向后发射的光反射向前方，如图4中所示的317，从而提高了光出射效率。
所述的后部泡壳314b可以由金属，例如铝，或塑料或陶瓷制成。如后部泡壳314b由金属制成，则它有助于散热，可把荧光灯管和驱动器所产生的热有效地散发出去，在此情况下，前部泡壳314a可以没有通孔，也可把荧光灯管所发的热有效地散发，以得到高效率和长寿命的紧凑型荧光灯。
如图4所示，泡壳314由一较大的前部泡壳314a和锥形的后部泡壳314b二部分组成，因此它可装入螺旋形外径318较大的螺旋形荧光灯管301，从而增大了螺旋顶部的光出射窗口308，提高了光出射效率，即提高了荧光灯的有效发光效率，同时也可用较长长度的荧光灯管，它可用于制造大功率的冷阴极紧凑型荧光灯。
图5所示为本发明的另一个冷阴极紧凑型荧光灯管的实施例，它具有二层或更多层的螺旋形荧光灯管401，具体所示为有二层灯管401a和401b的情况，它们各有电极413，所述的至少二层灯管可以是同一种发光色的灯管，也可以是不同色的或红，兰，绿三色的，从而可以用于多色或全色显示，多色或变色照明。驱动器403的二个输入端404通过灯头405把输入电压连接到驱动器403上。驱动器403的输出与各荧光灯管401a和401b相连接，以点亮它们，驱动器403安置在驱动器外壳406内。
当图5所示的多个荧光灯管401a和401b需要分别控制时，驱动器403输入端引线将多于二个，用于连接不同信号的电压加到不同的荧光灯管上，以实现变色，多色或全色显示和照明的目的。
图5中的泡壳414由前部泡壳414a和后部泡壳414b二部分组成，其前部泡壳414a为一球形或圆头柱形或其它形状，其上至少有一个通孔，它是透明或漫射的由玻璃或塑料制成，后部泡壳414b为一头大、一头小，内表面为高反射率面416。所述的螺旋形荧光灯管401a和401b可以是均匀螺距的灯管，也可以是不均匀螺距的灯管，如图5所示，顶部灯管的螺距较小，近电极部分的螺距较大，以利于灯管的温度分布均匀，提高荧光灯的效率。
本发明所述的紧凑型冷阴极荧光灯，由于没有温度高达900--1000摄氏度的细丝电极，而是用冷阴极，因此寿命很长，例如2万小时以上，特别是冷阴极荧光灯的寿命几乎与开关次数无关，因此也可适用于需要经常开和关的场合，例如交通灯和显示器等。
冷阴极荧光灯管是由一个密封的、内壁上有发光粉和保护层的玻管，玻管内充有汞，氩，氖或氙等，和位于二端的二个电极及其引线组成，如图6和图7所示。图6为现有技术的冷阴极荧光灯管的一端的电极结构示意图。图中包括有破管519，其内壁上有发光粉和保护层520。冷阴极513为柱形或片状的，它通过引线521与玻管519密封，并可与外电路相连。在冷阴极荧光灯工作过程中，阴极513在电子离子轰击下溅射，溅射物会与管内的汞形成化合物沉淀在玻管壁上，如图中522所示，此一过程逐渐消耗了管内的汞，最后会因汞量不足，荧光灯无法正常工作而寿命终止。为了克服这一缺点，本发明所述的冷阴极荧光灯管在电极513外加了一层与电极绝缘的金属套523，例如用薄镍皮制成的金属套，见图7所示。在金属套523和电极513之间有绝缘物524，例如玻璃或陶瓷等，用于固定金属套523。电极513溅射产生的汞化合物525将沉淀在金属套523的表面上。由于金属套523与电极513很近，且热容量小，它的温度比玻管519高，所沉淀的汞化合物525在高温作用下会逐渐释汞，使汞再生循环，从而可得到寿命更长的冷阴极荧光灯。
本发明与现有技术相比，具有如下特点1、用薄管壁、细管径及大直径、大节距的螺旋形灯管，使紧凑形荧光灯管具有更高的有效发光效率。
2、用带有通孔的前部泡壳和高反射率的后部泡壳，可让荧光灯管所发的光均匀地有效地出射和具有很好的机械强度，并可让荧光灯管有效地散热，从而得到高效率，长寿命的紧凑型荧光灯，特别是可制造大功率的紧凑型荧光灯。
3、本发明具有更长的使用寿命，特别是它的寿命几乎与开关次数无关，因此可适用于需要经常开和关的使用场所，例如交通灯和显示器等用途。
4、采用汞可自动循环再生使用的电极，可得到寿命更长的冷阴极荧光灯。
权利要求
1.一种紧凑型冷阴极荧光灯，它主要包括有至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管(201)，一个泡壳(214)，至少一个驱动器(203)和外壳(206)，一个灯头(205)，其特征在于所述的荧光灯管(201)为弯曲成一定形状的冷阴极荧光灯管，它被固定在驱动器外壳(206)的顶部，驱动器(203)的输入电压端经过所述灯头(205)与外电压相连，它的输出端与所述荧光灯管(201)相连。
2.如权利要求1所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的冷阴极荧光灯管(201)为薄管壁、细管径的荧光灯管，其管壁厚度为0．2至0．7mm，其管径为1．6至10mm。
3.如权利要求2所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的荧光灯管(201)为螺旋形灯管或其它形状的灯管。
4.如权利要求3所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的荧光灯管(201、401)为至少一层螺旋形灯管，且多层螺旋形灯管可以是同一发光色，或不同色的或红、兰、绿三基色的，从而可用于单色、多色、全色或变色照明和显示等。
5.如权利要求4所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的螺旋形荧光灯管(401a、401b)的螺距可以是均匀的，也可以是不均匀的，例如顶部灯管的螺距较小而近电极部分螺距较大。
6.如权利要求1所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的泡壳(214)为一密封的塑料泡壳。
7.如权利要求1或2或3或4或5所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的荧光灯管(301、401)外套入有一前部至少有一个通孔的透明或漫射的圆顶柱形、烛形或球形或其它形状的泡壳(314、414)，该泡壳的后部为一头大、一头小的内表面为高反射率面的泡壳，它的大的一头与前部泡壳连接，且它小的一头与所述的驱动器外壳(306、406)连接。
8.如权利要求7所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的由前后二部分组成的泡壳(314、414)，其内可装入大外尺寸的螺旋形紧凑型荧光灯管(301、401)，使所述的的荧光灯管具有较大的顶部光出射窗口，例如大于螺旋内圆面积的50％，和较大的螺旋形灯管之间的间隙，例如所述的间隙和灯管外径之比大于1∶5。
9.如权利要求8所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的具有至少一个通孔的泡壳(314、414)，其前部泡壳为塑料或玻璃制成，而后部泡壳为塑料或陶瓷或金属制成。
10.如权利要求9所述的紧凑型冷阴极荧光灯，其特征在于所述的前部泡壳(314a、414a)的通孔，可以是一系列的通孔，如一系列圆形或其它形状的通孔，所述的通孔可以是均匀分布或不均匀分布的或制成一定图形的通孔。
11.一种紧凑型冷阴极荧光灯，它包括有至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管(301)，至少一个驱动器(303)和外壳(306)，一个灯头(305)，其特征在于它还有一个由前后二部份组成的泡壳(314)，泡壳前部为一透明或漫射的圆顶柱形或球形或其它形状的泡壳，泡壳的后部为一头大、一头小的金属制成的泡壳，它的内表面为高反射率面，它的大的一头与所述的前部泡壳连接，它的小的一头与所述的驱动器的外壳(306)连接，所述的荧光灯管(301)被装在所述的泡壳(314)之中，并固定在驱动器外壳(306)的顶部，所述的驱动器(303)的输入电压端经过所述的灯头与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管(301)相连。
12.一种紧凑型冷阴极荧光灯，它主要包括有至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，其特征在于它还有一个透明或漫射的塑料泡壳(214)，所述的冷阴极荧光灯管(201)被装在所述的泡壳(214)内，并固定在所述的驱动器外壳(206)的顶部，而所述的泡壳(214)与所述的驱动器外壳(206)连接，另外，所述的驱动器的输入电压端经过所述灯头(205)与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管(201)相连。
13.一种紧凑型冷阴极荧光灯，它主要包括有至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管，至少一个驱动器和外壳，一个灯头，其特征在于它还有一个透明或漫射的塑料泡壳(414)，所述的冷阴极荧光灯管(401)被装在所述的泡壳(414)内，它由前后二部份组成，泡壳前部为一透明或漫射的圆顶柱形或球形或其它形状的泡壳，泡壳的后部为一头大、一头小的金属制成的泡壳，它的内表面为高反射率面，它的大的一头与所述的前部泡壳连接，它的小的一头与所述的驱动器的外壳(406)连接，所述的荧光灯管(401)被装在所述的泡壳(414)之中，并固定在驱动器外壳(406)的顶部，所述的驱动器(403)的输入电压端经过所述灯头(405)与外电压相连，它的输出端与所述的荧光灯管(401)相连。
14.一种用于以上所述的紧凑型冷阴极荧光灯的长寿命冷阴极荧光灯管，它包括有一个密封的玻璃管，其内壁上制有发光粉，管内充有放电气体，如汞，氩，氖，或氙等，二个电极位于所述玻璃管的二端，并通向玻璃管外，其特征在于所述的电极(513)外有一与电极绝缘的金属套(523)，例如用薄镍皮制成的金属套。
全文摘要
一种冷阴极紧凑型荧光灯,它主要包括有:至少一支被弯成一定形状的冷阴极荧光灯管;至少一个驱动器和外壳;一个灯头,在驱动器外壳上固定有一个有二部分组成的泡壳,前部泡壳上有至少一个通孔,后部泡壳为一头大、一头小,且小的一头与所述的驱动器外壳连接,所述的荧光灯管被装在泡壳之中并固定在驱动器外壳的顶部,从而使本发明具有发光效率高,使用寿命长等特点,可用于单色、多色、全色或变色照明、显示及交通灯等特点。
文档编号H01J61/00GK1279503SQ99106569
公开日2001年1月10日 申请日期1999年6月28日 优先权日1999年6月28日
发明者葛世潮 申请人:葛世潮