專利名稱：高光效低工作電壓氣體放電燈管及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高光效低工作電壓氣體放電燈管及其制備工藝，屬于照明設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣體放電燈是在燈管內(nèi)沖入放電氣體如惰性氣體、汞等在一定電場、磁場作用下形成氣體放電發(fā)光或氣體放電發(fā)出的紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光的光源，是目前日常照明、儀器儀表照明、大型廣場照明和飛機(jī)、車輛照明上得到廣泛應(yīng)用的光源，它有多種結(jié)構(gòu)形式，如采用熱陰極的熒光燈、節(jié)能燈，采用冷陰極的熒光燈，電極在燈管外部的外電極熒光燈，內(nèi)部沖鹵化物的鹵素放電燈等等。由于這些光源應(yīng)用面非常的廣泛，因此是能源消耗的主要組成部分。為了開發(fā)綠色照明產(chǎn)品，節(jié)約有效的能源，提高光源的發(fā)光效率和降低產(chǎn)品的成本，一直是相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)所追求的目標(biāo)。要達(dá)到這一目標(biāo)，除了在電路、材料、工藝上進(jìn)行改進(jìn)外，另外的方法就是在結(jié)構(gòu)上對氣體放電燈進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)新型的氣體放電燈結(jié)構(gòu)，降低氣體放電燈著火電壓，增加氣體放電中電子、離子的數(shù)量，提高放電的效率。氣體放電燈工作電壓的降低，可以有效降低支持燈管工作的外部電路的成本，提高利用電池等供電的電源利用效率，延長壽命。
現(xiàn)有無熒光粉的氣體放電燈，一般在玻殼內(nèi)表面上不做特殊材料層，帶熒光粉的氣體放電熒光燈一般將熒光粉涂附在玻殼內(nèi)表面經(jīng)烘烤成為熒光粉層。對于燈的改進(jìn)的主要工作在燈的陰極材料和形狀、氣體配方、熒光粉材料、外部電路燈方面，而對玻殼內(nèi)表面和熒光粉層的結(jié)構(gòu)很少有改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于多種形式的氣體放電燈的高發(fā)光效率、低工作電壓的氣體放電燈管及其制備工藝。
技術(shù)方案本發(fā)明所述氣體放電燈管采用如下技術(shù)方案對于無熒光粉的高光效低工作電壓氣體放電燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼，在燈管玻殼的兩端上設(shè)有電極，在燈管玻殼內(nèi)充有放電氣體，其特征在于在燈管玻殼的內(nèi)壁上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層或熒光粉層。(高二次電子發(fā)射材料，即是最大二次電子發(fā)射系數(shù)比燈管玻殼材料高的二次電子發(fā)射材料。)對于有熒光粉的高光效低工作電壓氣體放電熒光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼，在燈管玻殼的內(nèi)部設(shè)有熒光粉層，在燈管玻殼的兩端上設(shè)有電極，在燈管玻殼內(nèi)充有放電氣體，為提高光效并降低工作電壓，在燈管玻殼的內(nèi)壁上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層，在介質(zhì)層上制作熒光粉層；或?qū)晒夥蹖又谱髟诓?nèi)壁，在熒光粉層表面上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層；或在玻殼內(nèi)壁上制作的熒光粉層中摻入高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)。
所述的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層為氧化鎂層、或氧化鋁層或鋁酸鎂層。
在氣體放電燈管的兩端所設(shè)的電極，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內(nèi)的冷陰極，或電極在玻殼內(nèi)的熱陰極。在燈管玻殼內(nèi)的冷陰極或熱陰極表面設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。對于電極是在玻殼內(nèi)的熱陰極或冷陰極，將一對電極置于玻殼的同一端，兩電極之間保持電隔離，玻殼的另一端封閉。或僅在燈管兩端靠近電極部分制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。放電氣體為惰性氣體，或汞金屬或鹵素化合物氣體，以及由它們組成的混合氣體。
上述的氣體放電燈技術(shù)方案也適合彎形、螺旋形、球型或其它形狀的氣體放電燈。
本發(fā)明所述氣體放電燈的制備工藝采用如下技術(shù)方案取經(jīng)過清洗干燥的燈管玻殼，在燈管玻殼內(nèi)表面設(shè)最大二次電子發(fā)射系數(shù)比燈管玻殼材料高的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層并在高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層上制作熒光粉層，或先在燈管玻殼內(nèi)制作熒光粉層，再在熒光粉層上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層，或?qū)⒏叨坞娮影l(fā)射材料與熒光粉材料混合后在玻殼上制作混合材料層；一對電極放置在玻殼兩端并與玻殼封接在一起，將玻殼與排氣管封接，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉并切除排氣管。采用真空鍍膜、或化學(xué)鍍膜、涂附、印刷、燒結(jié)或金屬氧化的物理或化學(xué)方法，使形成氧化鎂、氧化鋁或鋁酸鎂成份置于玻殼被表面或熒光粉層內(nèi)表面或熒光粉層中；或采用高溫烘烤后可以分解產(chǎn)生高二次電子發(fā)射系數(shù)介質(zhì)材料的化學(xué)漿料涂附在玻殼或熒光粉層內(nèi)表面或熒光粉中，通過烘烤使化學(xué)漿料分解產(chǎn)生高二次電子發(fā)射材料，實(shí)現(xiàn)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層的制備。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的基本思想是將現(xiàn)有的氣體放電燈或氣體放電熒光燈的燈管內(nèi)部設(shè)置具有高二次發(fā)射系數(shù)的介質(zhì)材料層，利用介質(zhì)材料的高二次電子發(fā)射系數(shù)，提高在氣體放電區(qū)域進(jìn)行電離碰撞的電子數(shù)，從而提高發(fā)光效率。
本發(fā)明采用的高二次電子發(fā)射介質(zhì)材料在電子、離子轟擊后在產(chǎn)生大量的二次電子的同時(shí)，由于介質(zhì)材料導(dǎo)電性能差，在介質(zhì)材料表面又有電荷積累形成，這樣的電荷積累形成壁電荷分布和壁電壓分布，這樣的壁電壓分布在兩電極間電壓反相工作時(shí)時(shí)，將和兩電極上的電壓相疊加，共同成為放電電壓，因此可以降低外部電路所施加的電壓，達(dá)到降低驅(qū)動電壓的目的，因此優(yōu)其適合在交流工作方式下工作。
在電極附近的玻殼內(nèi)表面制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層，由一對電極發(fā)射的電子轟擊介質(zhì)層后產(chǎn)生大量二次電子，同樣可以提高在氣體放電區(qū)域進(jìn)行電離碰撞的電子數(shù)，從而提高發(fā)光效率。形成的壁電荷分布和壁電壓分布，同樣可以起到降低工作電壓的目的。
本發(fā)明的技術(shù)同樣適合于應(yīng)用于熱陰極熒光燈、冷陰極熒光燈、節(jié)能燈、外電極熒光燈、無極放電燈、鹵素?zé)?、氙燈等多種形式的氣體放電燈。
圖1是本發(fā)明高二次電子發(fā)射層在玻殼與熒光粉之間的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是高二次電子發(fā)射介質(zhì)層在熒光粉表面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是高二次電子發(fā)射介質(zhì)材料和熒光粉層混合在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是僅在電極附近玻殼上制作高二次電子發(fā)射介質(zhì)材料層的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是電極表面和電極附近玻殼上制作高二次電子發(fā)射介質(zhì)材料層的結(jié)構(gòu)示意6是高二次電子發(fā)射層在玻殼與熒光粉之間電極在燈管外的外電極熒光燈以及排氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是高二次電子發(fā)射層在電極附近的外電極熒光燈的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是一對電極在玻殼一端的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是環(huán)行氣體放電燈的外部示意圖。
圖10是螺旋型氣體放電燈的外部示意圖。
以上圖中有熒光粉1，燈管玻殼2，放電氣體3，電極4，高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5，排氣管6，玻璃芯柱7。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高光效低工作電壓氣體放電燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼2，在燈管玻殼2的兩端上設(shè)有電極4，在燈管玻殼2內(nèi)充有放電氣體3，在燈管玻殼2的內(nèi)壁上設(shè)有最大二次電子發(fā)射系數(shù)比燈管玻殼材料高的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5或熒光粉層1。
在燈管玻殼2的內(nèi)壁上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5，在介質(zhì)層5上制作熒光粉層1；或?qū)晒夥蹖?制作在玻殼內(nèi)壁，在熒光粉層1表面上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5；或在玻殼內(nèi)壁上制作的熒光粉層1中摻入高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)5。所述的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5為氧化鎂層、或氧化鋁層或鋁酸鎂層。在氣體放電燈管的兩端所設(shè)的電極4，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內(nèi)的冷陰極，或電極在玻殼內(nèi)的熱陰極。或在燈管玻殼2內(nèi)的冷陰極或熱陰極表面設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。對于電極是在玻殼內(nèi)的熱陰極或冷陰極，將一對電極置于玻殼的同一端，兩電極之間保持電隔離，玻殼的另一端封閉?；騼H在燈管兩端靠近電極部分制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。放電氣體3為惰性氣體，或汞金屬或鹵素化合物氣體，以及由它們組成的混合氣體。
對于高光效低工作電壓氣體放電燈管的制備工藝，首先取經(jīng)過清洗干燥的燈管玻殼，在玻殼內(nèi)表面制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。對于電極放置在管內(nèi)的熱陰極或冷陰極，將陰極放置在玻殼兩端，并將陰極和玻殼燒結(jié)在一起，在玻殼上接一排氣管，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉并切除排氣管。
對于高光效低工作電壓氣體放電熒光管燈的制備工藝，取經(jīng)過清洗干燥的燈管玻殼，在玻殼內(nèi)表面設(shè)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層并在高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層上制作熒光粉層或先在玻殼內(nèi)制作熒光粉層再在熒光粉層上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層或?qū)⒏叨坞娮影l(fā)射材料與熒光粉材料混合后在玻殼上制作混合材料層，然后將一對電極放置在玻殼兩端并與玻殼封接在一起，將玻殼與排氣管封接，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉并切除排氣管。對于電極放置在燈管一側(cè)的氣體放電燈或氣體放電熒光燈，燈管內(nèi)高二次電子發(fā)射材料的制作方法和上述方法相同，但這時(shí)可以將一對電極制作在帶有排氣管的燈芯柱上，將燈芯柱和燈管封接，然后通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉并切除排氣管。
對于電極在燈管外的氣體外電極氣體放電燈或氣體放電熒光燈，在燈管內(nèi)用前述的方法在燈管內(nèi)制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層或熒光粉層后，將燈管一端封閉，一端接排氣管，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉并切除排氣管，然后再在燈管兩端制作導(dǎo)電的外電極。
氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層等高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層的可以通過電子束蒸發(fā)、濺射鍍膜等真空鍍膜方法制作在玻殼內(nèi)部或熒光粉層表面；也可以通過將一些化學(xué)物品如碳酸鎂、醋酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁等與水或有機(jī)溶劑配置成溶液或膠體或懸浮液形式的漿料，涂附在玻殼內(nèi)表面或熒光粉層內(nèi)表面，通過加熱烘烤是上述材料分解形成所需的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層；也可以通過在制作通過真空鍍膜、電鍍等方式在玻殼內(nèi)部或熒光粉層表面制作鎂、鋁等金屬層，然后在通過高溫氧化工藝將金屬層氧化，實(shí)現(xiàn)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層的制作；通過在熒光粉的制作中摻入碳酸鎂、醋酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁等化學(xué)物品制作熒光粉和介質(zhì)材料的漿料，在玻殼內(nèi)制作熒光粉層，高溫烘烤后獲得熒光粉和介質(zhì)材料混合材料層。
對于電極在燈管內(nèi)的氣體放電燈或氣體放電熒光燈，也可以采用以上制作介質(zhì)層的方法在電極表面制作介質(zhì)層。
實(shí)施例1一種可作為液晶背光源或照明用的高光效低工作電壓冷陰極熒光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼2，在燈管玻殼2的內(nèi)壁上設(shè)有熒光粉層1，在燈管玻殼2的兩端設(shè)有用鉬、鎳、鎢等金屬制作的內(nèi)部冷電極4，在燈管玻殼2內(nèi)充有氖、氬和汞組成的放電氣體3，在燈管玻殼2的內(nèi)表面上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5，上述高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5為氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層，該高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5也可以是其它高二次電子發(fā)射材料，上述燈管玻殼2可以是直的，彎的，螺旋形或其它形狀。
實(shí)施例2一種可作為液晶背光源或照明用的高光效低工作電壓外電極熒光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼2，在燈管玻殼2的內(nèi)壁上設(shè)有熒光粉層1，在燈管玻殼2的兩端外表面上設(shè)有用石墨制作的外部電極4，在燈管玻殼2內(nèi)充有充有氖、氬和汞組成的放電氣體3，在燈管玻殼2的內(nèi)表面上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5，上述高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5為氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層，該高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層5也可以是其它高二次電子發(fā)射材料，上述燈管玻殼2可以是直的，彎的，螺旋形或其它形狀。
實(shí)施例3一種用于制造上述高光效低工作電壓外電極熒光燈管的制備工藝取經(jīng)過清洗干燥的兩端開口的燈管玻殼，在其內(nèi)表面用醋酸鎂和有機(jī)溶劑混合成為漿料涂附后進(jìn)行烘烤，醋酸鎂和有機(jī)溶劑被分解，生成的氧化鎂介質(zhì)層附著在玻殼內(nèi)表面上，再在燈管玻殼的內(nèi)壁上設(shè)置熒光粉層1，將燈管玻殼的一端封閉，另一端的與一玻璃排氣管相封接，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，切除排氣管并封閉排氣孔，最后在被封閉后的燈管玻殼兩端用石墨乳制作放電電極，經(jīng)烘烤后作為外部電極，上述燈管玻殼可以是直的，彎的，螺旋形或其它形狀，由此制得的熒光燈管即為直的，彎的，螺旋形或其它形狀，在本實(shí)施例中，將排氣管與真空系統(tǒng)連接進(jìn)行排氣和充氣；將由惰性氣體和汞金屬組成的混合氣體作為放電氣體充入燈管玻殼內(nèi)；通過漿料的涂附、燒結(jié)的方法，將氧化鎂二次電子發(fā)射材料置于燈管玻殼內(nèi)表面，實(shí)現(xiàn)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層的制備。
權(quán)利要求
1.一種高光效低工作電壓氣體放電燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼(2)，在燈管玻殼(2)的兩端上設(shè)有電極(4)，在燈管玻殼(2)內(nèi)充有放電氣體(3)，其特征在于在燈管玻殼(2)的內(nèi)壁上設(shè)有最大二次電子發(fā)射系數(shù)比燈管玻殼材料高的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)或熒光粉層(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于在燈管玻殼(2)的內(nèi)壁上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)，在介質(zhì)層(5)上制作熒光粉層(1)；或?qū)晒夥蹖?1)制作在玻殼內(nèi)壁，在熒光粉層(1)表面上設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)；或在玻殼內(nèi)壁上制作的熒光粉層(1)中摻入高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于所述的高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)為氧化鎂層、或氧化鋁層或鋁酸鎂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于在氣體放電燈管的兩端所設(shè)的電極(4)，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內(nèi)的冷陰極，或電極在玻殼內(nèi)的熱陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于在燈管玻殼(2)內(nèi)的冷陰極或熱陰極表面設(shè)有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于對于電極是在玻殼內(nèi)的熱陰極或冷陰極，將一對電極置于玻殼的同一端，兩電極之間保持電隔離，玻殼的另一端封閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特征在于其特征是僅在燈管兩端靠近電極部分制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管的制備工藝，其特征在于放電氣體(3)為惰性氣體，或汞金屬或鹵素化合物氣體，以及由它們組成的混合氣體。
9.一種用于權(quán)利要求1所述高光效低工作電壓氣體放電燈管的制備工藝，其特征在于取經(jīng)過清洗干燥的燈管玻殼(2)，在燈管玻殼(2)內(nèi)表面設(shè)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)并在高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)上制作熒光粉層(1)，或先在燈管玻殼(2)內(nèi)制作熒光粉層(1)，再在熒光粉層(1)上制作高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層(5)，或?qū)⒏叨坞娮影l(fā)射材料與熒光粉材料混合后在玻殼上制作混合材料層；一對電極(4)放置在玻殼兩端并與玻殼封接在一起，將玻殼一端與排氣管(6)封接，通過排氣管(6)將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體(3)，封閉并切除排氣管(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高光效低工作電壓氣體放電管燈的制備工藝，其特征在于采用真空鍍膜、或化學(xué)鍍膜、涂附、印刷、燒結(jié)或金屬氧化的物理或化學(xué)方法，使形成氧化鎂、氧化鋁或鋁酸鎂成份置于玻殼被表面或熒光粉層內(nèi)表面或熒光粉層中；或采用高溫烘烤后可以分解產(chǎn)生高二次電子發(fā)射系數(shù)介質(zhì)材料(5)的化學(xué)漿料涂附在玻殼或熒光粉層內(nèi)表面或熒光粉中，通過烘烤使該化學(xué)漿料分解為高二次電子發(fā)射材料，實(shí)現(xiàn)高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層的制備。
全文摘要
高光效低工作電壓氣體放電熒光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼，在燈管玻殼的內(nèi)部設(shè)有熒光粉層，在燈管玻殼的兩端上設(shè)有電極，在燈管玻殼內(nèi)充有放電氣體，在燈管玻殼的內(nèi)部制作有高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層制備工藝取兩端開口的燈管玻殼，在燈管玻殼的的內(nèi)表面上制備高二次電子發(fā)射材料介質(zhì)層，在燈管玻殼的內(nèi)壁上設(shè)熒光粉層，在燈管玻殼的兩端設(shè)置電極并封閉，其中一端連接排氣管，通過排氣管將管內(nèi)氣體排出并充入放電氣體，封閉排氣孔。本發(fā)明的技術(shù)同樣適合于應(yīng)用于熱陰極熒光燈、冷陰極熒光燈、節(jié)能燈、外電極熒光燈、無極放電燈、鹵素?zé)簟㈦療舻榷喾N形式的氣體放電燈。
文檔編號H01J5/08GK1710691SQ200510040939
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者張曉兵, 英達(dá)正 申請人:東南大學(xué)