高光效低工作電壓氣體放電燈管及其製備工藝的製作方法
2023-04-25 22:59:06
專利名稱：高光效低工作電壓氣體放電燈管及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高光效低工作電壓氣體放電燈管及其製備工藝，屬於照明設備製造的技術領域。
背景技術：
氣體放電燈是在燈管內衝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光或氣體放電發出的紫外線激發螢光粉發光的光源，是目前日常照明、儀器儀表照明、大型廣場照明和飛機、車輛照明上得到廣泛應用的光源，它有多種結構形式，如採用熱陰極的螢光燈、節能燈，採用冷陰極的螢光燈，電極在燈管外部的外電極螢光燈，內部衝滷化物的滷素放電燈等等。由於這些光源應用面非常的廣泛，因此是能源消耗的主要組成部分。為了開發綠色照明產品，節約有效的能源，提高光源的發光效率和降低產品的成本，一直是相關產品開發所追求的目標。要達到這一目標，除了在電路、材料、工藝上進行改進外，另外的方法就是在結構上對氣體放電燈進行改進，設計新型的氣體放電燈結構，降低氣體放電燈著火電壓，增加氣體放電中電子、離子的數量，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。
現有無螢光粉的氣體放電燈，一般在玻殼內表面上不做特殊材料層，帶螢光粉的氣體放電螢光燈一般將螢光粉塗附在玻殼內表面經烘烤成為螢光粉層。對於燈的改進的主要工作在燈的陰極材料和形狀、氣體配方、螢光粉材料、外部電路燈方面，而對玻殼內表面和螢光粉層的結構很少有改進。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種應用於多種形式的氣體放電燈的高發光效率、低工作電壓的氣體放電燈管及其製備工藝。
技術方案本發明所述氣體放電燈管採用如下技術方案對於無螢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有電極，在燈管玻殼內充有放電氣體，其特徵在於在燈管玻殼的內壁上設有高二次電子發射材料介質層或螢光粉層。(高二次電子發射材料，即是最大二次電子發射係數比燈管玻殼材料高的二次電子發射材料。)對於有螢光粉的高光效低工作電壓氣體放電螢光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼，在燈管玻殼的內部設有螢光粉層，在燈管玻殼的兩端上設有電極，在燈管玻殼內充有放電氣體，為提高光效並降低工作電壓，在燈管玻殼的內壁上製作高二次電子發射材料介質層，在介質層上製作螢光粉層；或將螢光粉層製作在玻殼內壁，在螢光粉層表面上設有高二次電子發射材料介質層；或在玻殼內壁上製作的螢光粉層中摻入高二次電子發射材料介質。
所述的高二次電子發射材料介質層為氧化鎂層、或氧化鋁層或鋁酸鎂層。
在氣體放電燈管的兩端所設的電極，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內的冷陰極，或電極在玻殼內的熱陰極。在燈管玻殼內的冷陰極或熱陰極表面設有高二次電子發射材料介質層。對於電極是在玻殼內的熱陰極或冷陰極，將一對電極置於玻殼的同一端，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製作高二次電子發射材料介質層。放電氣體為惰性氣體，或汞金屬或滷素化合物氣體，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。
本發明所述氣體放電燈的製備工藝採用如下技術方案取經過清洗乾燥的燈管玻殼，在燈管玻殼內表面設最大二次電子發射係數比燈管玻殼材料高的高二次電子發射材料介質層並在高二次電子發射材料介質層上製作螢光粉層，或先在燈管玻殼內製作螢光粉層，再在螢光粉層上製作高二次電子發射材料介質層，或將高二次電子發射材料與螢光粉材料混合後在玻殼上製作混合材料層；一對電極放置在玻殼兩端並與玻殼封接在一起，將玻殼與排氣管封接，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉並切除排氣管。採用真空鍍膜、或化學鍍膜、塗附、印刷、燒結或金屬氧化的物理或化學方法，使形成氧化鎂、氧化鋁或鋁酸鎂成份置於玻殼被表面或螢光粉層內表面或螢光粉層中；或採用高溫烘烤後可以分解產生高二次電子發射係數介質材料的化學漿料塗附在玻殼或螢光粉層內表面或螢光粉中，通過烘烤使化學漿料分解產生高二次電子發射材料，實現高二次電子發射材料介質層的製備。
有益效果與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明的基本思想是將現有的氣體放電燈或氣體放電螢光燈的燈管內部設置具有高二次發射係數的介質材料層，利用介質材料的高二次電子發射係數，提高在氣體放電區域進行電離碰撞的電子數，從而提高發光效率。
本發明採用的高二次電子發射介質材料在電子、離子轟擊後在產生大量的二次電子的同時，由於介質材料導電性能差，在介質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時，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，達到降低驅動電壓的目的，因此優其適合在交流工作方式下工作。
在電極附近的玻殼內表面製作高二次電子發射材料介質層，由一對電極發射的電子轟擊介質層後產生大量二次電子，同樣可以提高在氣體放電區域進行電離碰撞的電子數，從而提高發光效率。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。
本發明的技術同樣適合於應用於熱陰極螢光燈、冷陰極螢光燈、節能燈、外電極螢光燈、無極放電燈、滷素燈、氙燈等多種形式的氣體放電燈。
圖1是本發明高二次電子發射層在玻殼與螢光粉之間的結構示意圖。
圖2是高二次電子發射介質層在螢光粉表面結構示意圖。
圖3是高二次電子發射介質材料和螢光粉層混合在一起的結構示意圖。
圖4是僅在電極附近玻殼上製作高二次電子發射介質材料層的結構示意圖。
圖5是電極表面和電極附近玻殼上製作高二次電子發射介質材料層的結構示意6是高二次電子發射層在玻殼與螢光粉之間電極在燈管外的外電極螢光燈以及排氣管的結構示意圖。
圖7是高二次電子發射層在電極附近的外電極螢光燈的結構示意圖。
圖8是一對電極在玻殼一端的結構示意圖。
圖9是環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。
以上圖中有螢光粉1，燈管玻殼2，放電氣體3，電極4，高二次電子發射材料介質層5，排氣管6，玻璃芯柱7。
具體實施例方式
本發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的兩端上設有電極4，在燈管玻殼2內充有放電氣體3，在燈管玻殼2的內壁上設有最大二次電子發射係數比燈管玻殼材料高的高二次電子發射材料介質層5或螢光粉層1。
在燈管玻殼2的內壁上製作高二次電子發射材料介質層5，在介質層5上製作螢光粉層1；或將螢光粉層1製作在玻殼內壁，在螢光粉層1表面上設有高二次電子發射材料介質層5；或在玻殼內壁上製作的螢光粉層1中摻入高二次電子發射材料介質5。所述的高二次電子發射材料介質層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的電極4，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內的冷陰極，或電極在玻殼內的熱陰極。或在燈管玻殼2內的冷陰極或熱陰極表面設有高二次電子發射材料介質層。對於電極是在玻殼內的熱陰極或冷陰極，將一對電極置於玻殼的同一端，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製作高二次電子發射材料介質層。放電氣體3為惰性氣體，或汞金屬或滷素化合物氣體，以及由它們組成的混合氣體。
對於高光效低工作電壓氣體放電燈管的製備工藝，首先取經過清洗乾燥的燈管玻殼，在玻殼內表面製作高二次電子發射材料介質層。對於電極放置在管內的熱陰極或冷陰極，將陰極放置在玻殼兩端，並將陰極和玻殼燒結在一起，在玻殼上接一排氣管，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉並切除排氣管。
對於高光效低工作電壓氣體放電螢光管燈的製備工藝，取經過清洗乾燥的燈管玻殼，在玻殼內表面設高二次電子發射材料介質層並在高二次電子發射材料介質層上製作螢光粉層或先在玻殼內製作螢光粉層再在螢光粉層上製作高二次電子發射材料介質層或將高二次電子發射材料與螢光粉材料混合後在玻殼上製作混合材料層，然後將一對電極放置在玻殼兩端並與玻殼封接在一起，將玻殼與排氣管封接，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉並切除排氣管。對於電極放置在燈管一側的氣體放電燈或氣體放電螢光燈，燈管內高二次電子發射材料的製作方法和上述方法相同，但這時可以將一對電極製作在帶有排氣管的燈芯柱上，將燈芯柱和燈管封接，然後通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉並切除排氣管。
對於電極在燈管外的氣體外電極氣體放電燈或氣體放電螢光燈，在燈管內用前述的方法在燈管內製作高二次電子發射材料介質層或螢光粉層後，將燈管一端封閉，一端接排氣管，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉並切除排氣管，然後再在燈管兩端製作導電的外電極。
氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層等高二次電子發射材料介質層的可以通過電子束蒸發、濺射鍍膜等真空鍍膜方法製作在玻殼內部或螢光粉層表面；也可以通過將一些化學物品如碳酸鎂、醋酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁等與水或有機溶劑配置成溶液或膠體或懸浮液形式的漿料，塗附在玻殼內表面或螢光粉層內表面，通過加熱烘烤是上述材料分解形成所需的高二次電子發射材料介質層；也可以通過在製作通過真空鍍膜、電鍍等方式在玻殼內部或螢光粉層表面製作鎂、鋁等金屬層，然後在通過高溫氧化工藝將金屬層氧化，實現高二次電子發射材料介質層的製作；通過在螢光粉的製作中摻入碳酸鎂、醋酸鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁等化學物品製作螢光粉和介質材料的漿料，在玻殼內製作螢光粉層，高溫烘烤後獲得螢光粉和介質材料混合材料層。
對於電極在燈管內的氣體放電燈或氣體放電螢光燈，也可以採用以上製作介質層的方法在電極表面製作介質層。
實施例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螢光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼2，在燈管玻殼2的內壁上設有螢光粉層1，在燈管玻殼2的兩端設有用鉬、鎳、鎢等金屬製作的內部冷電極4，在燈管玻殼2內充有氖、氬和汞組成的放電氣體3，在燈管玻殼2的內表面上設有高二次電子發射材料介質層5，上述高二次電子發射材料介質層5為氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層，該高二次電子發射材料介質層5也可以是其它高二次電子發射材料，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螢光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼2，在燈管玻殼2的內壁上設有螢光粉層1，在燈管玻殼2的兩端外表面上設有用石墨製作的外部電極4，在燈管玻殼2內充有充有氖、氬和汞組成的放電氣體3，在燈管玻殼2的內表面上設有高二次電子發射材料介質層5，上述高二次電子發射材料介質層5為氧化鎂層、氧化鋁層或鋁酸鎂層，該高二次電子發射材料介質層5也可以是其它高二次電子發射材料，上述燈管玻殼2可以是直的，彎的，螺旋形或其它形狀。
實施例3一種用於製造上述高光效低工作電壓外電極螢光燈管的製備工藝取經過清洗乾燥的兩端開口的燈管玻殼，在其內表面用醋酸鎂和有機溶劑混合成為漿料塗附後進行烘烤，醋酸鎂和有機溶劑被分解，生成的氧化鎂介質層附著在玻殼內表面上，再在燈管玻殼的內壁上設置螢光粉層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，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，切除排氣管並封閉排氣孔，最後在被封閉後的燈管玻殼兩端用石墨乳製作放電電極，經烘烤後作為外部電極，上述燈管玻殼可以是直的，彎的，螺旋形或其它形狀，由此製得的螢光燈管即為直的，彎的，螺旋形或其它形狀，在本實施例中，將排氣管與真空系統連接進行排氣和充氣；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；通過漿料的塗附、燒結的方法，將氧化鎂二次電子發射材料置於燈管玻殼內表面，實現高二次電子發射材料介質層的製備。
權利要求
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)的兩端上設有電極(4)，在燈管玻殼(2)內充有放電氣體(3)，其特徵在於在燈管玻殼(2)的內壁上設有最大二次電子發射係數比燈管玻殼材料高的高二次電子發射材料介質層(5)或螢光粉層(1)。
2.根據權利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於在燈管玻殼(2)的內壁上製作高二次電子發射材料介質層(5)，在介質層(5)上製作螢光粉層(1)；或將螢光粉層(1)製作在玻殼內壁，在螢光粉層(1)表面上設有高二次電子發射材料介質層(5)；或在玻殼內壁上製作的螢光粉層(1)中摻入高二次電子發射材料介質(5)。
3.根據權利要求1或2所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於所述的高二次電子發射材料介質層(5)為氧化鎂層、或氧化鋁層或鋁酸鎂層。
4.根據權利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於在氣體放電燈管的兩端所設的電極(4)，是電極在玻殼外的外電極或電極在玻殼內的冷陰極，或電極在玻殼內的熱陰極。
5.根據權利要求4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於在燈管玻殼(2)內的冷陰極或熱陰極表面設有高二次電子發射材料介質層。
6.根據權利要求4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於對於電極是在玻殼內的熱陰極或冷陰極，將一對電極置於玻殼的同一端，兩電極之間保持電隔離，玻殼的另一端封閉。
7.根據權利要求1或4所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管，其特徵在於其特徵是僅在燈管兩端靠近電極部分製作高二次電子發射材料介質層。
8.根據權利要求1所述的高光效低工作電壓氣體放電燈管的製備工藝，其特徵在於放電氣體(3)為惰性氣體，或汞金屬或滷素化合物氣體，以及由它們組成的混合氣體。
9.一種用於權利要求1所述高光效低工作電壓氣體放電燈管的製備工藝，其特徵在於取經過清洗乾燥的燈管玻殼(2)，在燈管玻殼(2)內表面設高二次電子發射材料介質層(5)並在高二次電子發射材料介質層(5)上製作螢光粉層(1)，或先在燈管玻殼(2)內製作螢光粉層(1)，再在螢光粉層(1)上製作高二次電子發射材料介質層(5)，或將高二次電子發射材料與螢光粉材料混合後在玻殼上製作混合材料層；一對電極(4)放置在玻殼兩端並與玻殼封接在一起，將玻殼一端與排氣管(6)封接，通過排氣管(6)將管內氣體排出並充入放電氣體(3)，封閉並切除排氣管(6)。
10.根據權利要求9所述的高光效低工作電壓氣體放電管燈的製備工藝，其特徵在於採用真空鍍膜、或化學鍍膜、塗附、印刷、燒結或金屬氧化的物理或化學方法，使形成氧化鎂、氧化鋁或鋁酸鎂成份置於玻殼被表面或螢光粉層內表面或螢光粉層中；或採用高溫烘烤後可以分解產生高二次電子發射係數介質材料(5)的化學漿料塗附在玻殼或螢光粉層內表面或螢光粉中，通過烘烤使該化學漿料分解為高二次電子發射材料，實現高二次電子發射材料介質層的製備。
全文摘要
高光效低工作電壓氣體放電螢光燈管，包括兩端封閉的燈管玻殼，在燈管玻殼的內部設有螢光粉層，在燈管玻殼的兩端上設有電極，在燈管玻殼內充有放電氣體，在燈管玻殼的內部製作有高二次電子發射材料介質層製備工藝取兩端開口的燈管玻殼，在燈管玻殼的的內表面上製備高二次電子發射材料介質層，在燈管玻殼的內壁上設螢光粉層，在燈管玻殼的兩端設置電極並封閉，其中一端連接排氣管，通過排氣管將管內氣體排出並充入放電氣體，封閉排氣孔。本發明的技術同樣適合於應用於熱陰極螢光燈、冷陰極螢光燈、節能燈、外電極螢光燈、無極放電燈、滷素燈、氙燈等多種形式的氣體放電燈。
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 優先權日2005年7月8日
發明者張曉兵, 英達正 申請人:東南大學