多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈的製作方法
2024-02-04 01:03:15
專利名稱：多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓汞蒸氣放電螢光燈，尤其系有關一種螢光燈管具有兩個以上電極的多電極的低壓汞蒸氣放電螢光燈。
傳統的低壓汞蒸氣放電螢光燈的螢光燈管具有直管型，環型等各種形狀的，而其電極的數量都是兩個。這種螢光燈因設計簡單，所以從數十年前開始一直沿用至今。但是，當兩個電極的螢光燈管在工作電壓偏高，特別是在需要加長燈管長度時，使燈管結構與燈管相匹配的工作電路在設計上造成困難，而往往導致整個螢光燈性能的變壞。另外，兩個電極的燈管在工作時，隨電流波形的變化其交替變換成正極和負極，因此電極的功率損耗只能由這兩個電極承擔，不利於提高燈的壽命。此外，兩個電極的燈管在工作時，其功率因數在0.85左右，由於功率因數偏低而增加了電路的負擔，而且，如供電電壓是高頻電壓，則燈管的兩個電極交替地變換極性的頻率也很高，因而出現放電區的電離與消電離速度影響問題，它不利於燈管的壽命，而消除電離與消電離速度對燈管工作的不利影響則需要採取比較複雜的技術手段。
本發明的一個目的為克服現有低壓汞蒸氣放電螢光燈在結構性能上存在的缺陷而提供一種螢光燈管具有多於兩個電極和與此相匹配的、含有限向二極體的工作電路的多電極的低壓汞蒸氣放電螢光燈。
本發明的另一個目的為提供一種螢光燈管具有多於兩個電極和與此相匹配的、不含有限向二極體的工作電路的多電極的低壓汞蒸氣放電螢光燈。
為實現上述目的，根據本發明一方面的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈包括鎮流電感器、具有兩個基本電極的螢光燈管、兩端各自與燈管一側的兩個基本電極連接的預熱啟輝元件和一與預熱啟輝元件以並聯方式連接於兩個基本電極的電容，其中，除原有的兩個基本電極外，所述燈管還包括一個或一個以上增加的電極，所述增加的電極設置在燈管兩端之間的位置；以及兩個限向二極體，它們的N端連接增加的電極，而P端各自連接到燈管另一側的兩個基本電極之一。
如以上所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其中，所述增加的電極具有一個，為第一增加電極，其安置在燈管的中間部位，所述兩個限向二極體N端相對連接後連接到第一增加電極。
如以上所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其中，所述增加的電極具有兩個，為第二和第三增加電極，它們以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，所述兩個限向二極體之一的N端各自與與其P端所連接的基本電極距離相近的第二增加電極和第三增加電極連接。
如以上所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其中，所述兩個限向二極體之一的N端兩個限向二極體之一的N端各自與與其P端所連接的基本電極距離相遠的第三增加電極和第二增加電極連接。
如以上所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其中，所述增加的電極具有四個，為第四、第五、第六和第七增加電極，它們彼此以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，它們以相鄰方式，即第四和第五增加電極，第六和第七增加電極通過連接線二二連接成二組，所述兩個限向二極體的N端各與所述二二連接的二組電極的連接線之一連接。
根據本發明另一方面的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，包括鎮流電感器、具有兩個基本電極的螢光燈管、兩端各自與燈管一側的兩個基本電極連接的預熱啟輝元件和一與預熱啟輝元件以並聯方式連接於兩個基本電極的電容，其中，除原有的兩個基本電極外，所述燈管還包括兩個或兩個以上增加的電極，所述增加的電極設置在燈管兩端之間的位置並各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一。
如以上所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其中，所述增加的電極具有兩個，為第二和第三增加電極，它們以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位並其各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一。
由上可見，本發明的多電極的低壓汞蒸氣放電螢光燈打破了傳統應用模式，開發應用具有三個或三個以上電極的螢光燈管及其連接電路，使螢光燈在工作時，可使工作電壓下降而工作電流增大，功率因數提高，並較大地減少了負粒子對基本電極一陰極的轟擊等，而具有比傳統螢光燈更為優越的工作性能以及使用壽命，同時可促進加長型燈管和較大功率的螢光燈的產品發展。
為更清楚理解本發明的目的、特點和優點，下面將通過實施例並結合附圖對本發明加以詳細說明，附圖中
圖1是本發明的較佳實施例之一的示意圖，表示一具有3個電極的螢光燈管的結構和線路連接；
圖2是本發明的較佳實施例之二的示意圖，表示一具有四個電極的螢光燈管的結構和線路連接；圖3是本發明的較佳實施例之三的示意圖，表示另一具有四個電極的螢光燈管的結構和線路連接；圖4是本發明的較佳實施例之四的示意圖，表示再一具有四個電極的螢光燈管的結構和線路連接；圖5是圖1的較佳實施例之一用於12W緊湊型彎折狀螢光燈管的應用電路圖；圖6是圖5的應用電路在工作時或預熱啟輝過程中測得工作電壓UAB的電壓波形圖；圖7是一對比圖，表示傳統的兩個電極的螢光燈在工作時的所測得的電壓波形圖；圖8是圖5的應用電路在工作時或預熱啟輝過程中測得工作電流i1的電流波形圖；圖9是圖2的較佳實施例之二用於緊湊型彎折狀螢光燈管的展開示意圖；圖10是圖3的較佳實施例之三用於緊湊型彎折狀螢光燈管的展開示意圖；圖11是圖4的實施例之四用於緊湊型彎折狀螢光燈管的展開示意圖；圖12是本發明的較佳實施例之五的示意圖，表示一六個電極燈管及其組成電路的展開圖；圖13是本發明的較佳實施例之六的示意圖，表示另一六個電極燈管及其組成電路的展開圖；圖14是本發明的較佳實施例之七的示意圖，表示一八個電極燈管及其組成電路的展開圖；圖15是一六個電極燈管彎製成圓型形式的透視圖；圖16a、16b是一八個電極燈管的主視圖和側視圖；圖17a、17b是一彎製成同軸圓筒形的四個電極螢光燈管結構主視圖和仰視圖。
請參閱圖1，此系本發明的較佳實施例之一的、設有三個電極的螢光燈管的結構和線路連接圖，該多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈1具有一螢光燈管10、一鎮流電感器L、一電容C、一預熱啟輝元件8和二限向二極體D1和D2，其中，螢光燈管10具有三個電極，即除了作為燈絲陰極、位於燈管兩端的兩個電極P1、P2外，還有一位於燈管兩端間或燈管的中間部位的增加電極P3；鎮流電感器L是帶磁芯的電感器，並連接在電源接點和螢光燈管10一側(左側)的燈絲陰極之一a之間；預熱啟輝元件8可以是熱敏電阻(PVCT)或跳泡(TP)，其兩端各自與基本電極P1、P2另一側(右側)的兩個燈絲陰極b、d端連接，電容C以與預熱啟輝元件8並聯方式連接於兩個燈絲兩個陰極b、d；二限向二極體D1和D2的N端相對連接並通過其連接點C連接到電極P3或電極P3的外端或暴露端，而P端各自連接到螢光燈管10左側的兩個燈絲陰極a、c。
請參閱圖5～8，此中圖5是按圖1的較佳實施例中的結構和線路連接組裝而成並使用12W緊湊型螢光燈管的應用電路圖。在圖5的應用電路中，螢光燈管10的結構選用鋸齒狀彎折燈管。圖6和圖8分別表示上述應用電路在工作時測得工作電壓UAB和工作電流i1的電壓和電流波形圖；圖7系傳統兩個電極的螢光燈在工作時的所測得的電壓波形圖UAB。為了對比，圖7的供測試的傳統兩個電極的螢光燈管(圖中未畫出)用圖5同一燈管，但取消了第三個電極和限向二極體。當將所述二種燈管調整為同樣輸入功率時，對此作電參數和電流電壓波形的測定，測定結果列於表1中。
表1
從表中可以看到燈管的工作電壓UAB，此工作電壓遠低於普通的對比燈管的工作電壓。
本發明上述電路的燈管工作原理說明如下1) 在上述多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈1接通電源後，當某一瞬間燈管電極P1處於正電壓時，流入燈管10的電流有兩路，第一路是工作電流i1，其通過限向二極體D1、第一增加電極P3進入燈管而流向基本電極P2，第二路是工作電流i3，其通過基本電極P1進入燈管10而流向基本電極P2。由於第一增加電極P3與基本電極P2的距離很近，再加上第一增加電極P3電位的影響使工作電流i1的數值較大，工作電流i1便成為較大的放電電流；2) 當某一瞬間基本電極P2處於正電壓時，與上述同樣道理，工作電流i2也成為較大的放電電流；3) 工作電流i1和i2具有較大的放電電流，而且是固定方向流動，是一個脈動的直流電流，由於這個直流特性帶來燈管10功率因數的提高和減少電離和消除消電離的不利影響；4) 由於第一輔助電極P3與基本電極P1、第一輔助電極P3與基本電極P2是主要放電電流區，而第一輔助電極P3與基本電極P1、基本電極P2與第一增加電極P3的距離只為基本電極P1與基本電極P2距離的一半，因而燈管10的工作電壓將大幅度下降。
5) 根據工作電流i1、i2的固定流向，第一增加電極P3是一個陽極，它將受到負粒子的轟擊而產生陽極功率耗散。但是，由於有第一增加電極P3的設立而免去了部份負粒子對燈絲電極P1、P2的轟擊，從而減少基本電極P1、P2兩個陰極被轟擊的加快損壞。
6) 對於純直流工作的螢光燈實踐和理論都證明是存在汞的單向沉聚，這種沉聚現象是由於放電區中汞的正離子不斷流向負電極所引起的。在本燈管中不存在這種汞的單向沉聚，其原因是工作電流i3和i4是相對或相向變換流向，可以消除這種效應，所以本燈管在實踐應用中也觀察不到這種現象。
請參閱圖2和圖9，它們分別是本發明的較佳實施例之二、設有四個電極的螢光燈管的結構及線路連接圖和其應用電路圖，該多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈2的電路組成基本上與上述較佳實施例之一相同，只是螢光燈管12除了具有位於燈管兩端的兩個作為燈絲陰極的基本電極P11、P12外，還具有兩個電極一第二增加電極P13和一第三增加電極P14，其以間隔方式安置在燈管的中間部位或兩端之間部位，一限向二極體D1的N端與第三增加電極P14連接，P端與基本電極P11的a端連接，另一限向二極體D2的N端與第二增加電極P13連接，P端與基本電極P12的燈絲陰極c端連接。
請參閱圖3和圖10，它們分別是本發明的較佳實施例之三的、設有四個電極的螢光燈管的結構及線路連接圖和其應用電路圖，該多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈3的螢光燈管13和電路結構基本上與上述較佳實施例之二相同，不同之點僅在於限向二極體D1、D2的連接方式上。在此實施例及其應用電路中，一限向二極體D1的N端與第二增加電極P13連接，P端與基本電極P11的a端連接，另一限向二極體D2的N端與第三增加電極P14連接，P端與基本電極P12的燈絲陰極c端連接。
很明顯，包括相應的應用電路在內的較佳實施例之二和三的螢光燈都採用四個電極的螢光燈管，其工作原理與圖1結構的螢光燈管相同，其差別只是中間的電極為兩個，而且第二增加電極P13和第三增加電極P14的相互距離可通過設定間隔安裝距離和改變限向二極體N端與諸增加電極連接方式加以調節，在基本電極P11為正電壓時，限向二極體D1導通，基本電極P12為正電壓時，限向二極體D2導通，產生較大脈動直流電流，從而達到調節燈管工作電壓的目的。經測定上述兩種四個電極結構的螢光燈管12、13及其組成電路，燈管的工作電壓與用同一燈管但只使用二個電極時工作電壓比較，均可降低為60％左右。當調整電極P13、P14之間的距離時，對燈管12、13的工作電壓也可作小量的調整。
請參閱圖12和圖13，它們分別系本發明的較佳實施例之五和六、設有六個電極的螢光燈管的結構(如圖17所示)及線路連的展開圖，多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈4、5的電路組成基本上與上述較佳實施例之一相同，只是螢光燈管14、15除了各具有位於燈管兩端的兩個作為燈絲陰極的基本電極P41、42和P51、P52外，還具有四個增加的的電極電極一第四、一第五、一第六和一第七增加電極P43、P44、P45、P46和P53、P54和P55、P56。螢光燈管14和15的結構形態是用管彎製成圓型的基礎部上帶4個間隔的垂直管段的形式，如圖15所示。螢光燈管14和15的第四、第五、第六和第七增加電極P43、P44、P45、P46和P53，P54、P55、P56其各以間隔方式安置在燈管的垂直管段的頂部。螢光燈管14和15的上述四個增加電極可通過連接線二二連接成二組。例在上述圖12中的螢光燈管14，相鄰電極P43和P44是一組，相鄰電極P45和P46是另一組，一限向二極體D1的N端與相遠的一組第六和第七增加電極P45、P46連接，P端與基本電極P41的a端連接，另一限向二極體D2的N端與相遠的一組第四、第五增加電極P33、P34連接，P端與基本電極P42的燈絲陰極c端連接。圖13中的螢光燈管14在上述電極通過連接線二二連接或短路連接成二組後，將一限向二極體D1的N端與一組相鄰的第四和第五增加電極P53、P54連接，P端與基本電極P51的a端連接，將另一限向二極體D2的N端與一組相鄰第六、第七增加電極P55、P56連接，P端與基本電極P52的燈絲陰極c端連接。
經測定燈管14，15的工作電壓與同一燈管但只使用二個電極時比較，降低幅度更大，約降低為45％，對於圖12、13的燈管結構中，d1、d2及d3、d4玻管直徑及其長度應進行設計選擇，以使其通道的電抗接近，而達到燈管的均勻發光。
同樣，在本發明的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈中，電極可有八個，二個原有基本電極和六個新增加的電極，其彼此以間隔方式均布地安置在燈管的兩端之間部位，它們以相鄰方式通過連接線三三短路連接成二組，所述兩個限向二極體的D1、D2的N端各與所述三三短路連接的二組電極的短路連線之一連接。
請參閱圖4和圖11，它們分別是本發明的較佳實施例之四的、設有四個電極的螢光燈管的結構及線路連接圖和其應用電路圖，該多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈6在電路組成中除了不使用限向二極體外，其它方面是與較佳實施例之二和三一樣的，這樣螢光燈管16具有兩個原有基本電極P61、P62外，還具有兩個新增加的電極一第二增加電極和一第三增加電極，其以間隔方式安置在燈管的中間部位，電極P63可直接連接到基本電極P62的c端或基本電極P61的a端，電極P64可直接連接到基本電極P61的a端或基本電極P62的c端，也就是以上形式的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，所述兩個新增的電極，其各自連接到與其所在位置距離相遠的燈管的兩個基本電極之一。螢光燈管16中間的第二和第三增加電極P63、P64的構造具有發射電子的能力，將由下述的工作原理說明中可得以理解。
本發明的圖4和圖11電路的燈管工作原理說明如下1)當某一瞬間基本電極P61處於正電壓時流入燈管16的電流有兩路，第一路是工作電流i1，進入第三增加電極P64後分為i11流向燈管16放電區產生發光後進入基本電極P62，工作電流i12則流向燈管16中間放電區後進入第三增加電極P64而形成迴路；第二路是工作電流i3，通過基本電極P61而進入燈管16放電區流向第二增加電極P63而形成迴路；2)當另一瞬間基本電極P62處於正電壓時，流入燈管16的電流與上述說明之1)相似為工作電流i2、i21、i22和i4，見圖4所示；3)由於燈管的基本電極P61、P62、第二和第三增加電極P63、P64的相互距離是相等的，所以流經的電流也是相等的，因而發光也是均勻的；
4)由於電極P64與P62、P64與P63、P63與P64、P63與P61之間的距離是短於燈管16採用兩個基本電極P61與P62之間的距離，因此4個電極的燈管工作電壓比三個電極的燈管如圖1降得更低。從而也可得出，對於一定展開長度的燈管，電極數越多，其工作電壓降得越低。
儘管本實施例的電極P63、P64與電極P61、P62的連接不設有限向二極體，而因此在線路上的電流是不存在脈動直流，但是也具有與較佳實施例之二和三的螢光燈的同樣可降低工作電壓等功效。
同樣，以上形式的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，所述新增的電極具有四個，其彼此以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，並且它們以相間方式通過連接線二二連接成二組，該二組電極各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠兩個基本電極之一。
請參閱圖14，此是本發明的較佳實施例之七的、設有八個電極的螢光管結構及線路連接圖和其應用電路圖，該多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈7在電路組成中除了螢光燈管的結構(如圖16a、16b所示，其電極為8個，但也可根據需要在數量上作增減)外，其它方面是與較佳實施例之四一樣，這樣螢光燈管17具有兩個作為燈絲陰極的基本電極P71、P72外，還具有六個新增的電極，為第八、第九、第十、第十一、第十二和第十三增加電極P73、P74、P75、P76、P77和P78，其彼此以間隔方式均布地安置在燈管的兩端或基本電極P61、P62之間部位，並且它們以相間方式，即為第八、第十和第十二增加電極，第九、第十一和第十三增加電極通過連接線三三相互連接或短路連接成二組I、II，所述二組電極I、II(或兩連接線)各自連接到燈管17另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一，也就是基本電極P72的c端和基本電極P71的a端。
螢光燈管17中間的六個電極構造具有發射電子的能力，而由於不設置限向二極體，因此在線路上的電流也是不存在脈動直流，但因電極多，所以具有較大地降低工作電壓的功效。
為此，本發明的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈所揭示的相關附圖及說明僅為便於闡明本發明的技術內容及技術手段，並不應限制本發明的範疇。在不脫離本發明的發明精神的情況下所作出的對於一切針對本發明的細節部分的改變，或電器元件的等效替換，均包括在本發明的專利申請的保護範圍內。
權利要求
1.一種多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，包括鎮流電感器、具有兩個基本電極的螢光燈管、兩端各自與燈管一側的兩個基本電極電極連接的預熱啟輝元件和一與預熱啟輝元件以並聯方式連接於兩個基本電極的電容，其特徵在於除原有的兩個基本電極外，所述燈管還包括一個或一個以上增加的電極，所述增加的電極設置在燈管兩端之間的位置；以及兩個限向二極體，它們的N端連接增加的電極，而P端各自連接到燈管另一側的兩個基本電極之一。
2.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有一個，為第一增加電極，其安置在燈管的中間部位，所述兩個限向二極體的N端相對連接後連接到第一增加電極。
3.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有兩個，為第二和第三增加電極，它們以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，所述兩個限向二極體之一的N端各自與與其P端所連接的基本電極距離相近的第二增加電極和第三增加電極連接。
4.根據權利要求3所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述兩個限向二極體之一的N端各自與與其P端所連接的基本電極距離相遠的第三增加電極和第二增加電極連接。
5.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有四個，為第四、第五、第六和第七增加電極，它們彼此以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，它們以相鄰方式，即第四和第五增加電極，第六和第七增加電極通過連接線二二連接成二組，所述兩個限向二極體的N端各與所述二二連接的二組電極的連接線之一連接。
6.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有六個，它們彼此以間隔方式均布地安置在燈管的兩端之間部位，它們以相鄰方式通過連接線三三短路連接成二組，所述兩個限向二極體的N端各與所述三三短路連接的二組電極的短路連接線之一連接。
7.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述預熱啟輝元件是跳泡。
8.根據權利要求1所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述預熱啟輝元件是熱敏電阻。
9.一種多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，包括鎮流電感器、具有兩個基本電極的螢光燈管、兩端各自與燈管一側的兩個基本電極連接的預熱啟輝元件和一與預熱啟輝元件以並聯方式連接於兩個基本電極的電容，其特徵在於所述燈管還包括兩個或兩個以上增加的電極，所述增加的電極設置在燈管兩端之間的位置並各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一。
10.根據權利要求9所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有兩個，為第二和第三增加電極，其以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位並其各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一。
11.根據權利要求9所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有四個，它們彼此以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，並且它們以相間方式通過連接線二二連接成二組，該二組輔助電極各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠兩個基本電極之一。
12.根據權利要求9所述的多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈，其特徵在於所述增加的電極具有六個，為第八、第九、第十、第十一、第十二和第十三增加電極，它們彼此以間隔方式安置在燈管的兩端之間部位，並且它們以相間方式，即為第八、第十和第十二增加電極，第九、第十一和第十三增加電極通過連接線三三短路連接成二組，該二組增加電極各自連接到燈管另一側與其所在位置距離相遠的兩個基本電極之一。
全文摘要
一種多電極低壓汞蒸氣放電螢光燈包括鎮流電感器、具有兩基本電極的燈管、預熱啟輝件、電容、一個或一個以上設置在燈管兩端間的增加電極和兩個限向二極體,其N端連接到增加電極,P端各自連接燈管一側的二基本電極之一。這樣,包括增加電極在內的三個或三個以上電極的燈管及連接電路在工作時可使工作電壓下降而工作電流增大、功率因數提高、減少負粒子對基本電極的轟擊而具優越工作性能及較長使用壽命。
文檔編號H05B41/00GK1388562SQ0112074
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月28日 優先權日2001年5月28日
發明者胡安華 申請人:馬士科技有限公司