专利名称：无灯丝热阴极气体放电长寿灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及电光源领域，具体涉及楼堂馆所、酒店餐厅，企事业单位工厂车间、办公室， 机关学校及普通家庭的日常节能照明，更具体地说，涉及一种无灯丝热阴极气体放电长寿灯。
背景技术：
照明是人们日常生产、生活不可缺少的组成部分，从原始的火把、油灯，到现代的各式 各样的电灯， 一直伴随着人类社会的进步而发展。自爱迪生发明了电灯以后，用电来发光照 明，已成为现代文明社会的主要照明方式。而在各式各样的电光源中，目前诸如荧光灯，节 能灯，高、低压汞灯、钠灯，金属卤化物灯等气体放电灯因其色光好，光效高，相对寿命长 而成为应用最广泛，使用量最大的电光源，尤其是近年来全世界普遍推广使用的小功率电子 镇流节能(荧光)灯。其生产和使用消耗量更是大得惊人。但目前的节能灯、荧光灯等传统 气体放电灯都需要在玻璃灯管内封装由钩、钼等贵金属和复杂工艺制作的多螺旋灯丝电极， 在灯丝上再涂敷电子发射物质，灯启动工作时要先给灯丝通电加热。如果因电子镇流器性能 欠佳，启动前灯丝加热不充分，则在离子撞击下，电极材料会快速蒸发和消耗，易造成灯管 两端发黑，灯丝烧断，玻璃透光率显著下降，使发光和节能效果变差，灯管实际寿命大大缩 短，导致灯管寿命与一体化电子镇流器寿命严重不匹配，不仅浪费了社会资源，而且坏灯丢 弃会造成大量的电子垃圾，污染环境，这已成了传统带灯丝气体放电灯、节能(荧光)灯的 通病。后来虽然又有没有加热灯丝的冷阴极荧光灯问世，但其需要非常高的启动电压，使驱 动电路复杂化，成本增加，其阴极位降大，光电转换效率和使用安全性降低。在目前全球能 源和贵金属材料资源紧缺，尤其是电力供应紧张的情况下，针对钨丝阴极荧光灯、节能灯， 冷阴极荧光灯等传统气体放电灯存在的缺点和不足，进行改进和创新，发明研制新型高效节 能长寿电光源，无疑具有巨大的社会经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效节能长寿电光源一一无灯丝热阴极气体放电长寿灯，
它利用高频电磁感应加热(电磁炉)原理，通过对气体放电荧光灯阴极的巧妙构思和创新设 计，利用电子镇流器驱动荧光灯在启动过程中流过感应线圈的高频谐振电流，对置于电磁场 中没有灯丝的圆筒形阴极进行感应加热，促使其温度升高，发射热电子，使荧光灯起弧、放
电、发光。因其融合了冷阴极荧光灯圆筒形阴极结构的生产工艺简单，成本低廉以及有灯丝 荧光灯灯丝通电加热后可发射热电子，使灯管启动电压和阴极位降减小，效率提高的优点， 克服了二者的缺点和不足，从而可显著延长荧光灯管的使用寿命，提高电能转换和发光效率， 节约钨、钼等贵金属资源，并可大大减少环境污染。
本发明的目的是这样实现的，构造一种无灯丝热阴极气体放电长寿灯，见附图其由内 涂三基色高效荧光粉的玻璃灯管1，灯管两端的圆筒形主电极2，放置于圆筒形主电极内截面
为"工"字形的铁氧体磁芯3，缠绕在铁氧体磁芯上的感应线圈4，放置于圆筒形主电极一端 两面导电的圆饼行CPTC陶瓷热敏电阻5，灯管外部的启动电路模块6和高频电子镇流器模 块7组成。圆筒形主电极2在灯管内部与感应线圈4的一端及灯芯柱上一个电极引出端A电气连接；感应线圈4的另一端与热敏电阻5的一个表面电极电气连接；热敏电阻5的另一个 表面电极与灯芯柱上另一个电极引出端B在灯管内部电气连接；两个灯芯柱电极引出端B与 启动电路模块6串联连接；两个灯芯柱电极引出端A接高频电子镇流器模块7的输出端，而 电子镇流器模块7的输入端接市电，这样就构成了一个完整的应用电路。
本发明的特征在于，它是利用高频电磁感应加热(电磁炉)原理对一端内壁涂敷有高效 热电子发射物质(电子粉)的圆筒形金属主电极进行感应加热，促使其温度升高，发射热电 子，故圆筒形主电极2可用铜、铝、镍、铁等普通金属或者其合金制作，其作为荧光灯的阴 极，没有钨、钼等贵金属制作的加热灯丝，因而生产工艺简单，成本低廉，无断丝之虞，坚 固耐用。
本发明的特征还在于，主电极2的圆筒形状，电子粉涂敷在内壁的设计考虑，使其作为 阴极时更耐离子轰击，阴极物质向灯管壁溅射蒸发小，灯管两端不易发黑，透光率高，灯管 寿命会显著增长。
本发明的特征还在于，主电极2不限于圆筒形，也可以设计成性能更优的其它复杂形状， 主电极2的一端还可以装置汞齐片或者与汞直接进行合金化处理，形成汞齐，为灯管提供稳 定环保的固态汞源。
本发明的特征还在于，主电极2启动过程中热电子发射所需要的温度和热量是利用与其 电气串联的感应线圈4、热敏电阻5中流过的高频谐振电流使热敏电阻发热和在圆筒形主电 极2、铁氧体磁芯3中感应产生的涡流发热来获得，合理选择热敏电阻的电阻值、动作电流 值，居里点温度值以及铁氧体磁芯的材质、居里点温度值等参数，可使电极温度达到一定值 时热敏电阻由低阻抗变成高阻抗，铁氧体磁芯磁导率下降而失去磁性，流过感应线圈4的电 流减小，感应减弱，使灯管启动时所需的电磁感应加热过程自动终止，正常工作后是靠带电 离子轰击圆筒电极产生的热量来维持，灯管正常工作中启动电路几乎不再耗电。
本发明的特征还在于，感应加热线圈4也可以绕在圆筒形主电极的外面，其产生的高频 电磁场还可以加速带电粒子的运动，有助于灯管的低压快速启动。
本发明的特征还在于， 一般荧光灯启动电路中的PTC内置后，外部启动电路仅需要一个 高频谐振电容，电路简单，可靠性高，尤其适于U形结构荧光灯，可縮小体积，降低成本。
本发明的特征还在于，在能满足主电极2热电子发射所需温度的条件下，可只用热敏电 阻产生的热量加热阴极，省去感应线圈和铁氧体磁芯，或者只用感应线圈和铁氧体磁芯通过 髙频电流电磁感应加热阴极，省去热敏电阻，使其阴极结构进一步简化，电极尺寸减小，更 适合新型高效节能细管荧光灯采用，生产成本降低，灯管光效提高。
本发明的特征还在于，高频电子镇流器只要能工作在几十KHZ以上，就能实现高频感应 加热，故对电子镇流器电路要求不高，适应性强，现行电子镇流器技术和产品可以借鉴和引 用，产品研发费用和风险低，投资小见效快，适合快速推广应用。
本发明无灯丝热阴极气体放电长寿灯与现行钨丝加热阴极荧光灯、节能灯以及冷阴极荧 光灯等传统的气体放电灯相比，由于其阴极釆用廉价易得的铜、铝、镍、铁等耐离子轰击和 溅射的金属材料制作，形状又设计成圆筒形，在一端内壁涂敷有高效热电子发射物质(电子 粉)，启动过程中由CPTC热敏电阻和带有铁氧体磁芯的高频感应线圈对阴极加热，以实现热 电子发射，从而使灯管启动电压低，阴极位降小，电子发射物质溅射蒸发损耗少，灯管两端 不易发黑，玻璃透光性和光电转换效率高，又无断丝之虞，故灯管实际使用寿命会大大延长， 可与一体化电子镇流器的寿命相匹配，真正做到高效长寿和物尽其用，可减少电子垃圾，有利于保护环境。而且荧光灯没有钨、钼等贵金属制作的加热灯丝，因而生产工艺和设备简单， 成本低廉，坚固耐用。故本专利产品有效克服了现行产品的缺点和不足，具有明显的市场竞 争力和社会经济效益。
本发明只有一幅附图
具体实施例方式
下面结合附图和一款无灯丝热阴极气体放电长寿灯实施例对本发明作进一步说明。
按照本发明的方法，可用薄壁紫铜管制作一个内径约8毫米，壁厚0.2毫米，长约20毫 米的圆筒形主电极2，中部置入最大外径约8毫米，长约10毫米，截面为工字形的铁氧体磁 芯3，其上绕有感应线圈4。磁芯3把圆筒电极分成两个腔室，在一端腔室内壁涂敷高效热电 子发射物质(电子粉)，从另一端装入直径约7毫米，厚度4毫米的圆饼形CPTC陶瓷热敏电 阻5。它的一个表面电极与感应线圈4的一端电连接，另一个表面电极通过导丝焊接到灯管 玻璃芯柱的一根引出线B上。主电极2与感应线圈4的另一端电连接，并通过导丝焊接到玻 璃芯柱的另一根引出线A上，构成一个完整的灯芯。灯管1可采用内经IO毫米左右，壁厚 1.3毫米，长度500毫米的T5型细玻管，按照荧光灯的传统生产工艺进行清洗、涂粉、烤管、 封口、排气、充气等操作，制成一个引脚可与传统荧光灯兼容的功率20W以上的完整高效长 寿灯管。
给该灯管接上高频电子镇流器模块7和启动电路模块6 (其可简化成一个串联高频谐振 电容器)，输入端接通220V交流市电，在荧光灯启动阶段，流过由灯芯主电极2、感应线圈 4、热敏电阻5、启动电路6中的谐振电容构成的串联谐振回路的高频谐振电流可对圆筒形主 电极2进行高频感应加热，使主电极温度升高，促使电子粉发射热电子，汞源气化电离，灯 管起弧、放电、发光。当灯管主电极2很快达到稳定工作温度后，热敏电阻自动由低阻抗变 成高阻抗，与其串联的感应线圈中的电流几乎降为零，启动电路自动退出工作，不再耗电。 该灯虽然没有灯丝，但采用了电磁感应加热阴极发射电子，故其阴极位降小，光电转换效率 高。而且圆筒形结构和电子粉内涂，不仅可有效减小阴极物质的溅射、蒸发损耗，又可避免 灯管两端的早期发黑使玻璃透光率下降等弊端，其使用寿命可以达到传统内带灯丝电极气体 放电灯寿命的3倍以上，光效提高20%以上，从而实现了高效节能长寿的目的。
权利要求
1、一种无灯丝热阴极气体放电长寿灯，见附图，其由内涂荧光粉的玻璃灯管1，灯管两端的圆筒形主电极2，放置于圆筒形主电极内的铁氧体磁芯3，缠绕在磁芯上的线圈4，放置于圆筒形主电极一端两面导电的圆饼形CPTC陶瓷热敏电阻5，灯管外部的启动电路模块6和高频电子镇流器模块7组成，圆筒形主电极2在灯管内部与感应线圈4的一端及灯芯柱上一个电极引出端A电气连接，感应线圈4的另一端与热敏电阻5的一个表面电极电气连接，热敏电阻5的另一个表面电极与灯芯柱上另一个电极引出端B在灯管内部电气连接，两个灯芯柱电极引出端B与启动电路模块6串联连接，两个灯芯柱电极引出端A接高频电子镇流器模块7的输出端，而镇流器模块7的输入端接市电。
2、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征在于，它是利用高频 电磁感应加热(电磁炉)原理对一端内壁涂敷有高效热电子发射物质(电子粉)的圆筒形金 属主电极进行感应加热，促使其温度升高，发射热电子，故圆筒形主电极2可用铜、铝、镍、 铁等普通金属或者其合金制作，其作为荧光灯的阴极，没有钨、钼等贵金属制作的加热灯丝， 因而生产工艺简单，成本低廉，无断丝之虞，坚固耐用。
3、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，主电极2的圆 筒形状，电子粉涂敷在内壁的设计考虑，使其作为阴极时更耐离子轰击，阴极物质向灯管壁 溅射蒸发小，灯管两端不易发黑，透光率高，灯管寿命会显著增长。
4、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，主电极2不限 于圆筒形，也可以设计成性能更优的其它复杂形状，主电极2的一端还可以装置汞齐片或者 与汞直接进行合金化处理，形成汞齐，为灯管提供稳定环保的固态汞源。
5、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，主电极2启 动过程中热电子发射所需要的温度和热量是利用与其电气串联的感应线圈4、热敏电阻5中 流过的高频谐振电流使热敏电阻发热和在圆筒形主电极2、铁氧体磁芯3中感应产生的涡流 发热来获得，合理选择热敏电阻的电阻值、动作电流值，居里点温度值以及铁氧体磁芯的材 质、居里点温度值等参数，可使电极温度达到一定值时热敏电阻由低阻抗变成高阻抗，铁氧 体磁芯磁导率下降而失去磁性，流过感应线圈4的电流减小，感应减弱，使灯管启动时所需 的电磁感应加热过程自动终止，正常工作后是靠带电离子轰击圆筒电极产生的热量来维持， 灯管正常工作中启动电路几乎不再耗电。
6、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，感应加热线圈 4也可以绕在圆筒形主电极的外面，其产生的高频电磁场还可以加速带电粒子的运动，有助 于灯管的低压快速启动。
7、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于， 一般荧光灯启 动电路中的PTC内置后，外部启动电路仅需要一个高频谐振电容，电路简单，可靠性高，尤 其适于U形结构荧光灯，可縮小体积，降低成本。
8、 根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，在能满足主电 极2热电子发射所需温度的条件下，可只用热敏电阻产生的热量加热阴极，省去感应线圈和 铁氧体磁芯，或者只用感应线圈和铁氧体磁芯通过高频电流电磁感应加热阴极，省去热敏电 阻，使其阴极结构进一步简化，电极尺寸减小，更适合新型髙效节能细管荧光灯采用，生产 成本降低，灯管光效提髙。
9、根据权利要求1所述的无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其特征还在于，高频电子镇流 器只要能工作在几十KHZ以上，就能实现高频感应加热，故对电子镇流器电路要求不高，适 应性强，现行电子镇流器技术和产品可以借鉴和引用，产品研发费用和风险低，投资小见效 快，适合快速推广应用。
全文摘要
一种无灯丝热阴极气体放电长寿灯，其由灯管1，圆筒形主电极2，铁氧体磁芯3，感应线圈4，热敏电阻5，启动电路6，高频电子镇流器模块7组成。它利用热敏电阻和电磁炉加热原理对筒形阴极进行感应加热发射电子，无需灯丝，节约贵金属资源。其对传统冷阴极和灯丝电极荧光灯取长补短，阴极位降小，溅射蒸发损耗少，无断丝之虞，灯管两端不易发黑，可显著延长灯管寿命，提高光电效率，节能环保，且生产工艺简单，材料廉价易得，适于低成本大批量生产，社会经济效益巨大。
文档编号H05B41/24GK101546687SQ20081006620
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者宋颖丕 申请人:宋颖丕