专利名称：带有辅助放电的荧光灯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光灯，包括一个玻璃放电室，在该放电室中存在可电离和可汽化的填充物，该放电室在两侧具有包括玻璃柱芯的管状尾部，其中从所述柱芯沿轴向向外延伸的排气管用来在该灯的生产过程中提供和/或排出气体，其中通过该柱芯沿轴向向内延伸的主电极用来在该放电室内产生和维持放电，并且其中该灯包括这样的装置，该装置包含一个辅助电极，用来尽管汽相填充物的温度变化也控制所述汽相填充物的压力。这种荧光灯的一个例子是PhilipsTM牌F32T8型(也叫作ALTOTMT8型)霓虹灯管，一种市场上可买到的低压汞蒸汽放电灯。所述荧光灯的电极布置在内的端进一步放射状地由用于遮断正被电极放电的材料的防护罩包围，该防护罩安装在从该柱芯向内延伸的延长支撑物上。
在汞蒸汽放电灯中，汞是用于(有效地)产生紫外(UV)光的主要成分。在放电室内的壁上有一层由发光材料(如荧光粉)构成的发光层，用于将UV光转换为具有其它波长的光，如用于将皮肤晒成褐色(日光床灯)的UV-A和UV-B，或者用于普通照明目的的可见光。荧光灯的放电室通常具有圆形横截面，并且它具有伸长型(霓虹灯管)和紧凑型(低能灯)。对于霓虹灯管，上述管状末端成直线，形成长而直的管子；对于低能灯，它们借助弯曲的管状部分或所谓的桥相互连接。
在生产过程中，借助布置在灯任意一端的玻璃排气管来在荧光灯内产生真空。接下来，通过相同的排气管向灯内导入需要的气体混合物，在此之后挤压、关闭并密封排气管。
在使用时，在同样布置在灯任意一端的电极之间维持一个电压，由此发生持续放电并且汞蒸汽发出前述的UV光。电极末端可以在径向被防护罩包围，因为在使用时电极有规律地放出小颗粒，这些颗粒可能会降落到放电室的内侧。这是不希望的，因为这导致光输出的局部降低，使灯表现出不规则的光输出，因此由防护罩遮断这些颗粒。可能存在的防护罩通过丝状支撑物安装在玻璃柱芯中。
根据权利要求1的前序部分的荧光灯可从美国专利公开No.3,246,189(Sylvania)中获知。众所周知，荧光灯的光输出依赖于环境温度。这种依赖关系起因于这一事实，即灯内部的汞蒸汽压力依赖于灯泡最冷部分的温度，该温度又依赖于灯在所工作的空气的温度。光输出以两种方式依赖于汞蒸汽的压力。第一种，电能向UV能转换的效率在一定的汞蒸汽压力下最大。其次，随着汞蒸汽压力的增加镇流电路上的灯所消耗的功率降低。在环境温度明显不同于最佳数值时荧光灯工作将导致更低的效率和更低的光输出。为了控制汞蒸汽压力，尽管提高了蒸汽温度，上面的美国专利提出，这样来使用在放电室内形成漏斗状物的壁构件，以便使主电极被封装在放电室的分隔的末端腔室内。在作为阳极工作并收集从灯的另一末端处的另一个主电极发射出的电子的非发射辅助电极的帮助下，实现了在末端腔室内汞蒸汽压力的增加，并伴随着放电室中间部分的汞蒸汽压力的降低，这是由将汞电泳抽吸进入末端腔室所引起的。
上面的美国专利公开No.3,246,189(Sylvania)中所描述的灯的缺点是，所述的抽吸现象在实际中不太可靠和不太有效。
本发明的目的是消除这种缺点，并且为了实现这一目的，根据本发明的、在前序部分中所提及的荧光灯的特征在于所述辅助电极位于至少一个尾部上以产生和维持主电极与辅助电极之间的辅助放电。优选的是，该发射辅助电极位于排气管避开放电室的一端附近，以通过作为主电极与辅助电极之间的放电通道的排气管来产生和维持所述的辅助放电。
该辅助放电还能够与减低亮度电路配合使用。在这种情况下优选的是灯首先变暗，例如通过减小灯电流使亮度从100％降至50％，而为了进一步变暗接下来通过调整主电极与辅助电极之间的电流来降低汞压力。根据现有技术，需要提供额外的电极加热装置以有效的方式来达到深度变暗(＜10％)并避免缩短灯的寿命。提供特殊的电路，以允许额外的电流通过电极以使其保持热度。然而这增加了电路的费用，同时需要良好的标准化以避免缩短灯的寿命。除了降低汞压力是使灯深度变暗的一个有效途径这一事实以外，一个额外的优点是，在较低值的汞压力下，放电过程从稀有气体线发出更多的光，由此灯的颜色向低光亮度级的红色偏移。与之相反，在现有技术中低电流荧光灯的灯颜色典型地向蓝色转移。
在根据本发明的荧光灯的优选实施例中，冷或者热的辅助电极由直流电流供电。因此，上述的汞电泳抽吸现象不受放电室两个末端处的主电极之间放电的交流电流的约束。特别地该直流电流是平均直流电流。
在根据本发明的荧光灯的另一优选实施例中，该直流电流可以改变以调节所述汽相填充物的压力。特别地，该直流电流可以根据辅助电极阴极一侧上的温度而变化，该温度是借助热电偶、检测的光输出变化、颜色变化或燃烧器电压来测量的。与被纯汞或汞合金控制的限定汽压力相比，该直流电流是可变的。
在根据本发明的荧光灯的另一优选实施例中，辅助电极与无源变压器电路相连，该无源变压器电路包括电磁耦合于与主电极的极线相连的线圈的线圈。该无源变压器电路优选进一步包括用于产生通过辅助电极的直流电流的二极管。因此能够避免了额外的外部电线和额外的电源。
本发明也涉及一种生产荧光灯的方法，其中玻璃放电室在两侧具有包括玻璃柱芯的管状尾部，其中主电极适于通过该柱芯沿轴向向内延伸以便在放电室内部产生和维持放电，其中排气管适于从所述柱芯沿轴向向外延伸，通过该排气管用可电离和可汽化的填充物来填充放电室，并且其中所述灯具有这样的装置，该装置包含一个辅助电极用来尽管汽相填充物的温度变化也控制所述汽相填充物的压力，其特征在于所述辅助电极安装在至少一个尾部上以产生和维持主电极与辅助电极之间的辅助放电。
现在将通过如图所示的代表性实施例对本发明进行更详细地阐述，其中
图1是本发明的荧光灯的实施例的部分横截面图，图2是图1中荧光灯的细节透视图，以及图3示出了本发明的荧光灯的另一实施例。
根据图1，荧光灯1包括具有管子2形式的玻璃放电室。该图仅示出了灯1的尾部3，实际上该灯包括两个反对的相同尾部3，每一个闭合长玻璃管2的一边。玻璃管2的内壁上是荧光材料薄膜，可以将UV光转换为UV-A光，UV-B光或可见光。
玻璃管2包括在其末端向内延伸的圆柱状支撑物4，在其上柱芯5(也称为“封接(pinch)”)安装在极线9的后面并且支撑物4已熔化于其中。向外延伸的管状排气管6安装在柱芯5上，该排气管通过柱芯5中的孔7与玻璃管2中的容量开放联系。在最终组装灯1之前，通过排气管6使玻璃管2内部产生真空，排气管6将具有比该条件下所图示的甚至更长的长度，并且为玻璃管2填充需要的(惰性)气体混合物。此外，使用纯汞或汞合金将一定量的汞引入到灯内，以调节放电室(灯)内的汞蒸汽压力。接下来，加热排气管6，使玻璃软化，挤压关闭并密封，以气密地密封管2。
灯1还在每一侧上包括电极8，该电极包括两个极线9和钨螺旋线10。螺旋线10涂有发射体材料(尤其包括钡，锶，钙和各种氧化物)薄膜，其功能是激励电子的发射。极线9保持在柱芯5的位置，该极线在柱芯侧面的附近熔化，并进一步与塞钉11相连。塞钉11保持在电绝缘盘12的位置，后者形成金属端帽13的一部分。端帽13借助胶质物14的环型膜而固定到玻璃管。
塞钉11可以插入向灯1提供电流的灯配件中。电极8之间产生的放电令汞蒸汽分子发射出UV光，该UV光被管2内壁上的荧光膜转换为具有所需的波长的光。
图2是图1中荧光灯的细节透视图，其中相同部分用相同的附图标记表示。在排气管6避开管2的末端上如此安装辅助电极15以使排气管6成为作为主电极的电极8之间的放电通道。在管2任意一侧上的主电极8与交流(主)电流源16相连。然而，辅助电极15无论在哪里均是由直流电流单元17来供电。该单元不仅为主电极8和辅助电极15间的辅助放电提供能量，也能够在热电偶18或者检测的光输出变化、颜色偏移或燃烧器电压的帮助下来改变平均直流电流。热电偶18例如测量在辅助电极15后面的阴极侧上的所谓“冷点”的温度，当温度上升时平均直流电流增加而当温度降低时平均直流电流减小。因此，热电偶确保平均直流电流如此被调节以便使管2内的汞密度始终保持固定(与环境温度或灯壁温度无关)而且在给定灯条件下光输出始终保持最大。
根据图3，辅助电极15与无源变压器电路19相连，该无源变压器电路19包括电磁耦合于与主电极8的极线9相连的线圈22的线圈21。二极管20连接在辅助电极15和线圈21之间，用于产生通过辅助电极15的直流电流。
显然，对本领域技术人员来说，在本发明的范围内本发明可有很多变型。
本发明的范围并不局限于这里描述的代表性实施例。本发明具体具体化在每一个中心特征和这些特征的每一个组合中。因此在权利要求中提及的数字并不限制其范围。词“包含”的使用并不排除在权利要求中提及的元件之外的元件的存在。词“一个”在某一元件前的使用并不排除多个这种元件的存在。
权利要求
1.一种荧光灯，包括一个玻璃放电室，在该放电室中存在可电离和可汽化的填充物，该放电室在两侧具有包括玻璃柱芯的管状尾部，其中从所述柱芯沿轴向向外延伸的排气管用来在该灯的生产过程中提供和/或排出气体，其中通过该柱芯沿轴向向内延伸的主电极用来在该放电室内产生和维持放电，并且其中该灯包括这样的装置，该装置包含一个辅助电极，用来尽管汽相填充物的温度变化也控制所述汽相填充物的压力，其特征在于所述辅助电极位于至少一个尾部上，以产生和维持主电极与辅助电极之间的辅助放电。
2.权利要求1的荧光灯，其中辅助电极位于排气管避开放电室的一端附近，以通过作为主电极与辅助电极之间的放电通道的排气管来产生和维持所述的辅助放电。
3.权利要求1或2的荧光灯，其中辅助电极由直流电流供电。
4.权利要求3的荧光灯，其中可以改变直流电流以调节所述汽相填充物的压力。
5.权利要求4的荧光灯，其中直流电流可以根据辅助电极阴极一侧上的温度而变化，该温度是借助热电偶、检测的光输出变化、颜色变化或燃烧器电压来测量的。
6.权利要求1的荧光灯，其中辅助电极与无源变压器电路相连，该无源变压器电路包括电磁耦合到与主电极的极线相连的线圈的线圈。
7.权利要求1至6的荧光灯，其中电极与减低亮度电路相连。
8.一种生产荧光灯的方法，其中玻璃放电室在两侧具有包括玻璃柱芯的管状尾部，其中主电极适于通过该柱芯沿轴向向内延伸以便在放电室内部产生和维持放电，其中排气管适于从所述柱芯沿轴向向外延伸，通过该排气管用可电离和可汽化的填充物来填充放电室，并且其中所述灯具有这样的装置，该装置包含一个辅助电极用来尽管汽相填充物的温度变化也控制所述汽相填充物的压力，其特征在于所述辅助电极安装在至少一个尾部上以产生和维持主电极与辅助电极之间的辅助放电。
全文摘要
一种荧光灯，包括一个玻璃放电室，在该放电室中存在可电离和可汽化的填充物，该放电室在两侧具有包括玻璃柱芯的管状尾部，其中从所述柱芯沿轴向向外延伸的排气管用来在该灯的生产过程中提供和/或排出气体，其中通过该柱芯沿轴向向内延伸的主电极用来在该放电室内产生和维持放电，并且其中该灯包括这样的装置，该装置包含一个辅助电极，用来尽管汽相填充物的温度变化也控制所述汽相填充物的压力，其特征在于所述辅助电极位于至少一个尾部上，以产生和维持主电极与辅助电极之间的辅助放电。
文档编号H01J61/72GK1830058SQ200480021821
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月16日 优先权日2003年7月28日
发明者M·哈弗拉格, W·M·赫勒布雷克斯, R·E·德曼, L·C·I·卡尔登霍文 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司