專利名稱：無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電光源領(lǐng)域，具體涉及樓堂館所、酒店餐廳，企事業(yè)單位工廠車間、辦公室， 機(jī)關(guān)學(xué)校及普通家庭的日常節(jié)能照明，更具體地說，涉及一種無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈。
背景技術(shù)：
照明是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活不可缺少的組成部分，從原始的火把、油燈，到現(xiàn)代的各式 各樣的電燈， 一直伴隨著人類社會(huì)的進(jìn)步而發(fā)展。自愛迪生發(fā)明了電燈以后，用電來發(fā)光照 明，已成為現(xiàn)代文明社會(huì)的主要照明方式。而在各式各樣的電光源中，目前諸如熒光燈，節(jié) 能燈，高、低壓汞燈、鈉燈，金屬鹵化物燈等氣體放電燈因其色光好，光效高，相對(duì)壽命長(zhǎng) 而成為應(yīng)用最廣泛，使用量最大的電光源，尤其是近年來全世界普遍推廣使用的小功率電子 鎮(zhèn)流節(jié)能(熒光)燈。其生產(chǎn)和使用消耗量更是大得驚人。但目前的節(jié)能燈、熒光燈等傳統(tǒng) 氣體放電燈都需要在玻璃燈管內(nèi)封裝由鉤、鉬等貴金屬和復(fù)雜工藝制作的多螺旋燈絲電極， 在燈絲上再涂敷電子發(fā)射物質(zhì)，燈啟動(dòng)工作時(shí)要先給燈絲通電加熱。如果因電子鎮(zhèn)流器性能 欠佳，啟動(dòng)前燈絲加熱不充分，則在離子撞擊下，電極材料會(huì)快速蒸發(fā)和消耗，易造成燈管 兩端發(fā)黑，燈絲燒斷，玻璃透光率顯著下降，使發(fā)光和節(jié)能效果變差，燈管實(shí)際壽命大大縮 短，導(dǎo)致燈管壽命與一體化電子鎮(zhèn)流器壽命嚴(yán)重不匹配，不僅浪費(fèi)了社會(huì)資源，而且壞燈丟 棄會(huì)造成大量的電子垃圾，污染環(huán)境，這已成了傳統(tǒng)帶燈絲氣體放電燈、節(jié)能(熒光)燈的 通病。后來雖然又有沒有加熱燈絲的冷陰極熒光燈問世，但其需要非常高的啟動(dòng)電壓，使驅(qū) 動(dòng)電路復(fù)雜化，成本增加，其陰極位降大，光電轉(zhuǎn)換效率和使用安全性降低。在目前全球能 源和貴金屬材料資源緊缺，尤其是電力供應(yīng)緊張的情況下，針對(duì)鎢絲陰極熒光燈、節(jié)能燈， 冷陰極熒光燈等傳統(tǒng)氣體放電燈存在的缺點(diǎn)和不足，進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，發(fā)明研制新型高效節(jié) 能長(zhǎng)壽電光源，無疑具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效節(jié)能長(zhǎng)壽電光源一一無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，
它利用高頻電磁感應(yīng)加熱(電磁爐)原理，通過對(duì)氣體放電熒光燈陰極的巧妙構(gòu)思和創(chuàng)新設(shè) 計(jì)，利用電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)熒光燈在啟動(dòng)過程中流過感應(yīng)線圈的高頻諧振電流，對(duì)置于電磁場(chǎng) 中沒有燈絲的圓筒形陰極進(jìn)行感應(yīng)加熱，促使其溫度升高，發(fā)射熱電子，使熒光燈起弧、放
電、發(fā)光。因其融合了冷陰極熒光燈圓筒形陰極結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉以及有燈絲 熒光燈燈絲通電加熱后可發(fā)射熱電子，使燈管啟動(dòng)電壓和陰極位降減小，效率提高的優(yōu)點(diǎn)， 克服了二者的缺點(diǎn)和不足，從而可顯著延長(zhǎng)熒光燈管的使用壽命，提高電能轉(zhuǎn)換和發(fā)光效率， 節(jié)約鎢、鉬等貴金屬資源，并可大大減少環(huán)境污染。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，見附圖其由內(nèi) 涂三基色高效熒光粉的玻璃燈管1，燈管兩端的圓筒形主電極2，放置于圓筒形主電極內(nèi)截面
為"工"字形的鐵氧體磁芯3，纏繞在鐵氧體磁芯上的感應(yīng)線圈4，放置于圓筒形主電極一端 兩面導(dǎo)電的圓餅行CPTC陶瓷熱敏電阻5，燈管外部的啟動(dòng)電路模塊6和高頻電子鎮(zhèn)流器模 塊7組成。圓筒形主電極2在燈管內(nèi)部與感應(yīng)線圈4的一端及燈芯柱上一個(gè)電極引出端A電氣連接；感應(yīng)線圈4的另一端與熱敏電阻5的一個(gè)表面電極電氣連接；熱敏電阻5的另一個(gè) 表面電極與燈芯柱上另一個(gè)電極引出端B在燈管內(nèi)部電氣連接；兩個(gè)燈芯柱電極引出端B與 啟動(dòng)電路模塊6串聯(lián)連接；兩個(gè)燈芯柱電極引出端A接高頻電子鎮(zhèn)流器模塊7的輸出端，而 電子鎮(zhèn)流器模塊7的輸入端接市電，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的應(yīng)用電路。
本發(fā)明的特征在于，它是利用高頻電磁感應(yīng)加熱(電磁爐)原理對(duì)一端內(nèi)壁涂敷有高效 熱電子發(fā)射物質(zhì)(電子粉)的圓筒形金屬主電極進(jìn)行感應(yīng)加熱，促使其溫度升高，發(fā)射熱電 子，故圓筒形主電極2可用銅、鋁、鎳、鐵等普通金屬或者其合金制作，其作為熒光燈的陰 極，沒有鎢、鉬等貴金屬制作的加熱燈絲，因而生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無斷絲之虞，堅(jiān) 固耐用。
本發(fā)明的特征還在于，主電極2的圓筒形狀，電子粉涂敷在內(nèi)壁的設(shè)計(jì)考慮，使其作為 陰極時(shí)更耐離子轟擊，陰極物質(zhì)向燈管壁濺射蒸發(fā)小，燈管兩端不易發(fā)黑，透光率高，燈管 壽命會(huì)顯著增長(zhǎng)。
本發(fā)明的特征還在于，主電極2不限于圓筒形，也可以設(shè)計(jì)成性能更優(yōu)的其它復(fù)雜形狀， 主電極2的一端還可以裝置汞齊片或者與汞直接進(jìn)行合金化處理，形成汞齊，為燈管提供穩(wěn) 定環(huán)保的固態(tài)汞源。
本發(fā)明的特征還在于，主電極2啟動(dòng)過程中熱電子發(fā)射所需要的溫度和熱量是利用與其 電氣串聯(lián)的感應(yīng)線圈4、熱敏電阻5中流過的高頻諧振電流使熱敏電阻發(fā)熱和在圓筒形主電 極2、鐵氧體磁芯3中感應(yīng)產(chǎn)生的渦流發(fā)熱來獲得，合理選擇熱敏電阻的電阻值、動(dòng)作電流 值，居里點(diǎn)溫度值以及鐵氧體磁芯的材質(zhì)、居里點(diǎn)溫度值等參數(shù)，可使電極溫度達(dá)到一定值 時(shí)熱敏電阻由低阻抗變成高阻抗，鐵氧體磁芯磁導(dǎo)率下降而失去磁性，流過感應(yīng)線圈4的電 流減小，感應(yīng)減弱，使燈管啟動(dòng)時(shí)所需的電磁感應(yīng)加熱過程自動(dòng)終止，正常工作后是靠帶電 離子轟擊圓筒電極產(chǎn)生的熱量來維持，燈管正常工作中啟動(dòng)電路幾乎不再耗電。
本發(fā)明的特征還在于，感應(yīng)加熱線圈4也可以繞在圓筒形主電極的外面，其產(chǎn)生的高頻 電磁場(chǎng)還可以加速帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，有助于燈管的低壓快速啟動(dòng)。
本發(fā)明的特征還在于， 一般熒光燈啟動(dòng)電路中的PTC內(nèi)置后，外部啟動(dòng)電路僅需要一個(gè) 高頻諧振電容，電路簡(jiǎn)單，可靠性高，尤其適于U形結(jié)構(gòu)熒光燈，可縮小體積，降低成本。
本發(fā)明的特征還在于，在能滿足主電極2熱電子發(fā)射所需溫度的條件下，可只用熱敏電 阻產(chǎn)生的熱量加熱陰極，省去感應(yīng)線圈和鐵氧體磁芯，或者只用感應(yīng)線圈和鐵氧體磁芯通過 髙頻電流電磁感應(yīng)加熱陰極，省去熱敏電阻，使其陰極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，電極尺寸減小，更 適合新型高效節(jié)能細(xì)管熒光燈采用，生產(chǎn)成本降低，燈管光效提高。
本發(fā)明的特征還在于，高頻電子鎮(zhèn)流器只要能工作在幾十KHZ以上，就能實(shí)現(xiàn)高頻感應(yīng) 加熱，故對(duì)電子鎮(zhèn)流器電路要求不高，適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)行電子鎮(zhèn)流器技術(shù)和產(chǎn)品可以借鑒和引 用，產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)低，投資小見效快，適合快速推廣應(yīng)用。
本發(fā)明無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈與現(xiàn)行鎢絲加熱陰極熒光燈、節(jié)能燈以及冷陰極熒 光燈等傳統(tǒng)的氣體放電燈相比，由于其陰極釆用廉價(jià)易得的銅、鋁、鎳、鐵等耐離子轟擊和 濺射的金屬材料制作，形狀又設(shè)計(jì)成圓筒形，在一端內(nèi)壁涂敷有高效熱電子發(fā)射物質(zhì)(電子 粉)，啟動(dòng)過程中由CPTC熱敏電阻和帶有鐵氧體磁芯的高頻感應(yīng)線圈對(duì)陰極加熱，以實(shí)現(xiàn)熱 電子發(fā)射，從而使燈管啟動(dòng)電壓低，陰極位降小，電子發(fā)射物質(zhì)濺射蒸發(fā)損耗少，燈管兩端 不易發(fā)黑，玻璃透光性和光電轉(zhuǎn)換效率高，又無斷絲之虞，故燈管實(shí)際使用壽命會(huì)大大延長(zhǎng)， 可與一體化電子鎮(zhèn)流器的壽命相匹配，真正做到高效長(zhǎng)壽和物盡其用，可減少電子垃圾，有利于保護(hù)環(huán)境。而且熒光燈沒有鎢、鉬等貴金屬制作的加熱燈絲，因而生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單， 成本低廉，堅(jiān)固耐用。故本專利產(chǎn)品有效克服了現(xiàn)行產(chǎn)品的缺點(diǎn)和不足，具有明顯的市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。


本發(fā)明只有一幅附圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和一款無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
按照本發(fā)明的方法，可用薄壁紫銅管制作一個(gè)內(nèi)徑約8毫米，壁厚0.2毫米，長(zhǎng)約20毫 米的圓筒形主電極2，中部置入最大外徑約8毫米，長(zhǎng)約10毫米，截面為工字形的鐵氧體磁 芯3，其上繞有感應(yīng)線圈4。磁芯3把圓筒電極分成兩個(gè)腔室，在一端腔室內(nèi)壁涂敷高效熱電 子發(fā)射物質(zhì)(電子粉)，從另一端裝入直徑約7毫米，厚度4毫米的圓餅形CPTC陶瓷熱敏電 阻5。它的一個(gè)表面電極與感應(yīng)線圈4的一端電連接，另一個(gè)表面電極通過導(dǎo)絲焊接到燈管 玻璃芯柱的一根引出線B上。主電極2與感應(yīng)線圈4的另一端電連接，并通過導(dǎo)絲焊接到玻 璃芯柱的另一根引出線A上，構(gòu)成一個(gè)完整的燈芯。燈管1可采用內(nèi)經(jīng)IO毫米左右，壁厚 1.3毫米，長(zhǎng)度500毫米的T5型細(xì)玻管，按照熒光燈的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行清洗、涂粉、烤管、 封口、排氣、充氣等操作，制成一個(gè)引腳可與傳統(tǒng)熒光燈兼容的功率20W以上的完整高效長(zhǎng) 壽燈管。
給該燈管接上高頻電子鎮(zhèn)流器模塊7和啟動(dòng)電路模塊6 (其可簡(jiǎn)化成一個(gè)串聯(lián)高頻諧振 電容器)，輸入端接通220V交流市電，在熒光燈啟動(dòng)階段，流過由燈芯主電極2、感應(yīng)線圈 4、熱敏電阻5、啟動(dòng)電路6中的諧振電容構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路的高頻諧振電流可對(duì)圓筒形主 電極2進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，使主電極溫度升高，促使電子粉發(fā)射熱電子，汞源氣化電離，燈 管起弧、放電、發(fā)光。當(dāng)燈管主電極2很快達(dá)到穩(wěn)定工作溫度后，熱敏電阻自動(dòng)由低阻抗變 成高阻抗，與其串聯(lián)的感應(yīng)線圈中的電流幾乎降為零，啟動(dòng)電路自動(dòng)退出工作，不再耗電。 該燈雖然沒有燈絲，但采用了電磁感應(yīng)加熱陰極發(fā)射電子，故其陰極位降小，光電轉(zhuǎn)換效率 高。而且圓筒形結(jié)構(gòu)和電子粉內(nèi)涂，不僅可有效減小陰極物質(zhì)的濺射、蒸發(fā)損耗，又可避免 燈管兩端的早期發(fā)黑使玻璃透光率下降等弊端，其使用壽命可以達(dá)到傳統(tǒng)內(nèi)帶燈絲電極氣體 放電燈壽命的3倍以上，光效提高20%以上，從而實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能長(zhǎng)壽的目的。
權(quán)利要求
1、一種無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，見附圖，其由內(nèi)涂熒光粉的玻璃燈管1，燈管兩端的圓筒形主電極2，放置于圓筒形主電極內(nèi)的鐵氧體磁芯3，纏繞在磁芯上的線圈4，放置于圓筒形主電極一端兩面導(dǎo)電的圓餅形CPTC陶瓷熱敏電阻5，燈管外部的啟動(dòng)電路模塊6和高頻電子鎮(zhèn)流器模塊7組成，圓筒形主電極2在燈管內(nèi)部與感應(yīng)線圈4的一端及燈芯柱上一個(gè)電極引出端A電氣連接，感應(yīng)線圈4的另一端與熱敏電阻5的一個(gè)表面電極電氣連接，熱敏電阻5的另一個(gè)表面電極與燈芯柱上另一個(gè)電極引出端B在燈管內(nèi)部電氣連接，兩個(gè)燈芯柱電極引出端B與啟動(dòng)電路模塊6串聯(lián)連接，兩個(gè)燈芯柱電極引出端A接高頻電子鎮(zhèn)流器模塊7的輸出端，而鎮(zhèn)流器模塊7的輸入端接市電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征在于，它是利用高頻 電磁感應(yīng)加熱(電磁爐)原理對(duì)一端內(nèi)壁涂敷有高效熱電子發(fā)射物質(zhì)(電子粉)的圓筒形金 屬主電極進(jìn)行感應(yīng)加熱，促使其溫度升高，發(fā)射熱電子，故圓筒形主電極2可用銅、鋁、鎳、 鐵等普通金屬或者其合金制作，其作為熒光燈的陰極，沒有鎢、鉬等貴金屬制作的加熱燈絲， 因而生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無斷絲之虞，堅(jiān)固耐用。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，主電極2的圓 筒形狀，電子粉涂敷在內(nèi)壁的設(shè)計(jì)考慮，使其作為陰極時(shí)更耐離子轟擊，陰極物質(zhì)向燈管壁 濺射蒸發(fā)小，燈管兩端不易發(fā)黑，透光率高，燈管壽命會(huì)顯著增長(zhǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，主電極2不限 于圓筒形，也可以設(shè)計(jì)成性能更優(yōu)的其它復(fù)雜形狀，主電極2的一端還可以裝置汞齊片或者 與汞直接進(jìn)行合金化處理，形成汞齊，為燈管提供穩(wěn)定環(huán)保的固態(tài)汞源。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，主電極2啟 動(dòng)過程中熱電子發(fā)射所需要的溫度和熱量是利用與其電氣串聯(lián)的感應(yīng)線圈4、熱敏電阻5中 流過的高頻諧振電流使熱敏電阻發(fā)熱和在圓筒形主電極2、鐵氧體磁芯3中感應(yīng)產(chǎn)生的渦流 發(fā)熱來獲得，合理選擇熱敏電阻的電阻值、動(dòng)作電流值，居里點(diǎn)溫度值以及鐵氧體磁芯的材 質(zhì)、居里點(diǎn)溫度值等參數(shù)，可使電極溫度達(dá)到一定值時(shí)熱敏電阻由低阻抗變成高阻抗，鐵氧 體磁芯磁導(dǎo)率下降而失去磁性，流過感應(yīng)線圈4的電流減小，感應(yīng)減弱，使燈管啟動(dòng)時(shí)所需 的電磁感應(yīng)加熱過程自動(dòng)終止，正常工作后是靠帶電離子轟擊圓筒電極產(chǎn)生的熱量來維持， 燈管正常工作中啟動(dòng)電路幾乎不再耗電。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，感應(yīng)加熱線圈 4也可以繞在圓筒形主電極的外面，其產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)還可以加速帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，有助 于燈管的低壓快速啟動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于， 一般熒光燈啟 動(dòng)電路中的PTC內(nèi)置后，外部啟動(dòng)電路僅需要一個(gè)高頻諧振電容，電路簡(jiǎn)單，可靠性高，尤 其適于U形結(jié)構(gòu)熒光燈，可縮小體積，降低成本。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，在能滿足主電 極2熱電子發(fā)射所需溫度的條件下，可只用熱敏電阻產(chǎn)生的熱量加熱陰極，省去感應(yīng)線圈和 鐵氧體磁芯，或者只用感應(yīng)線圈和鐵氧體磁芯通過高頻電流電磁感應(yīng)加熱陰極，省去熱敏電 阻，使其陰極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，電極尺寸減小，更適合新型髙效節(jié)能細(xì)管熒光燈采用，生產(chǎn) 成本降低，燈管光效提髙。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其特征還在于，高頻電子鎮(zhèn)流 器只要能工作在幾十KHZ以上，就能實(shí)現(xiàn)高頻感應(yīng)加熱，故對(duì)電子鎮(zhèn)流器電路要求不高，適 應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)行電子鎮(zhèn)流器技術(shù)和產(chǎn)品可以借鑒和引用，產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)低，投資小見效 快，適合快速推廣應(yīng)用。
全文摘要
一種無燈絲熱陰極氣體放電長(zhǎng)壽燈，其由燈管1，圓筒形主電極2，鐵氧體磁芯3，感應(yīng)線圈4，熱敏電阻5，啟動(dòng)電路6，高頻電子鎮(zhèn)流器模塊7組成。它利用熱敏電阻和電磁爐加熱原理對(duì)筒形陰極進(jìn)行感應(yīng)加熱發(fā)射電子，無需燈絲，節(jié)約貴金屬資源。其對(duì)傳統(tǒng)冷陰極和燈絲電極熒光燈取長(zhǎng)補(bǔ)短，陰極位降小，濺射蒸發(fā)損耗少，無斷絲之虞，燈管兩端不易發(fā)黑，可顯著延長(zhǎng)燈管壽命，提高光電效率，節(jié)能環(huán)保，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，材料廉價(jià)易得，適于低成本大批量生產(chǎn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大。
文檔編號(hào)H05B41/24GK101546687SQ20081006620
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者宋穎丕 申請(qǐng)人:宋穎丕