CN100461332C

CN100461332C - 高光效外电极瓷管阴极荧光灯及其制造方法

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Publication number: CN100461332C
Application number: CNB2006100376829A
Authority: CN
Inventors: 张晓兵; 英达正
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2026-01-10
Also published as: CN1801455A

Abstract

高光效外电极瓷管阴极荧光灯及其制造方法涉及液晶显示背光源、电器照明及日常照明等场合应用的外电极荧光灯(EEFL)，尤其是一种工作电压低，发光效率高的外电极荧光灯具。该荧光灯以一根细长两端开口的荧光灯玻管(2)为主体，在荧光灯玻管(2)内表面涂有荧光粉(1)，荧光灯玻管(2)的两端内部放置陶瓷管(5)，在荧光灯玻管(2)内部充入放电气体(3)，荧光灯玻管(2)两端外表面上设置一对金属放电电极膜(4)，在制作外电极荧光灯时，将外电极荧光灯管清洗干燥后，将外电极荧光灯管的内表面涂复荧光粉1，在荧光灯玻管2的两端内放置陶瓷管如氧化铝陶瓷管5，然后将外电极荧光灯管的一端开口烧结封闭。

Description

高光效外电极瓷管阴极荧光灯及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示背光源、电器照明及日常照明等场合应用的外电极荧光灯(EEFL)，尤其是一种工作电压低，发光效率高的外电极荧光灯具。

背景技术

冷阴极荧光灯是一种不需要阴极灯丝加热、管径可以做的很细(一般在10mm以下，如1.8mm)的新型光源，冷阴极荧光灯有二类，即内电极荧光灯(CCFL)和外电极荧光灯(EEFL)。冷阴极荧光灯中气体放电所需要的电子、离子由气体电离过程和电极的二次发射构成，这与热阴极荧光灯(HCFL)通过热阴极的热电子发射形成的气体放电不同。内电极荧光灯由于发光效率高，外径特别小，同时不需要加热，寿命长，因此在光源体积要求特别小的地方得到了广泛应用，如液晶显示背光源、家用电器(冰箱)照明等。但是内电极荧光灯也有一些不足之处，如放电电压较高(150～500v)，发光效率比热阴极荧光灯低30％左右。近年来，随着液晶显示器和液晶电视的发展，对内电极荧光灯的需求量越来越大，大尺寸液晶电视，如34英寸液晶电视，由于要求亮度高，要达到目前显像管电视的亮度水平，每台电视需要100只左右的灯管才能满足要求。因此液晶电视的成本有很大一部分是在背光源上。要降低液晶背光源的成本，就需要提高冷阴极荧光灯的发光效率，减少灯管使用量或降低每根灯管的成本。由于每只灯管需要配备逆变器电源维持灯管正常工作，而逆变器电源的成本与其工作电压有很大关系，因此降低灯管工作电压可以有效降低逆变器的成本。外电极荧光灯相对于内电极荧光灯来讲具有更高的亮度和更长的寿命，同时可以采用多根灯管(如20根灯管)共用一个逆变器，降低背光源的成本。

现有的外电极荧光灯(EEFL)如图1，它具有较大的直径，气体放电所需电压也比较高，现在正在应用于液晶电视作为背光源，可以预期这些冷阴极荧光灯的应用将迅速发展，面临的问题也是降低工作电压和提高发光效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高光效外电极瓷管阴极荧光灯及其制造方法，使外电极荧光灯具有工作电压低、发光效率高、可以有效降低配套电路的成本，并延长灯管寿命。

技术方案：本发明的高光效外电极瓷管阴极荧光灯以一根细长两端开口的荧光灯玻管为主体，在荧光灯玻管内表面涂有荧光粉，荧光灯玻管的两端内部放置陶瓷管，在荧光灯玻管内部充入放电气体，荧光灯玻管两端外表面上设置一对金属放电电极膜。荧光灯玻管两端分别放置的陶瓷管为高二次电子发射系数的氧化铝、或铝酸镁材料制成。充入荧光灯管的放电气体是惰性气体氦、或氖、或氩、或氙、或它们的混合气体，以及汞金属组成的放电气体。在荧光灯玻管二端外表面上制备的一对金属放电电极膜其厚度为10微米以下的金属薄膜。金属放电电极膜的材料为导电石墨，或银浆或其他导电材料。

本发明的高光效外电极瓷管阴极荧光灯的制备方法包括以下步骤：

1).准备一根经过清洗干燥的两端开口的细长荧光灯管，

2).在荧光灯管的内表面上制备荧光粉，在荧光灯管的两端开口处分别放置一个陶瓷管，

3).将荧光灯管的一端用火烧熔封闭，另一端封接一个排气管，将排气管与真空系统连接并进行排气，

4).将荧光灯玻管内部充入放电气体，

5).将荧光灯管从排气台上封离，

6).将荧光灯玻管两端外表面上制备一对金属放电电极膜。

陶瓷管表面采用真空镀膜、或化学镀膜、或涂附、或印刷、或烧结、或金属电极表面氧化的方法将陶瓷管上制备低逸出功的材料层，或通过加热、放电的工艺形成如氧化镁，钡的低逸出功的材料层。

本发明的高光效低工作电压外电极荧光灯其结构与现有的外电极荧光灯不同之处是在传统外电极荧光灯玻管两端的内部放置陶瓷管，陶瓷管的材料一般为氧化铝(Al₂O₃)，在荧光灯玻管两端的外表面设置金属放电电极。放电电极上施加交流信号，使管内气体发生放电。利用氧化铝陶瓷材料的高二次电子发射系数，提高在气体放电区域进行电离碰撞的电子数；利用陶瓷材料二次电子发射后在介质材料上产生的电荷积累，形成介质材料上的壁电压。壁电压在放电的下半周与交流信号叠加，共同作用成为下半周的放电电压，降低驱动电路的工作电压。具体方法是在内表面涂有荧光粉的荧光灯玻管两端的内部放置陶瓷管，在荧光灯玻管的两端外表面设置放电电极，在灯管内部充入由惰性气体氦、或氖、或氩、或氙、或它们的混合气体，以及汞金属组成的放电气体。

当逆变器施加在管外金属电极上的交流电压在下一相反相位时，逆变器施加的电压与壁电压极性相同，相互叠加，成为外电极荧光灯的放电工作电压，因此可以在金属电极施加较低的电压的情况下形成正常的放电，从而降低了逆变器的工作电压，并降低逆变器的成本；或在相同的逆变器工作电压下，提高外电极荧光灯的亮度，获得高的发光效率。同时由于放电发生时离子轰击的是氧化铝陶瓷，该材料有良好的抗离子轰击性能，防止灯管端面材料受离子轰击产生蒸发，从而延长灯管寿命。

有益效果：本发明通过在现有冷阴极荧光灯的二端内放置陶瓷管，例如具有高二次电子发射系数材料氧化铝制作的陶瓷管，使外电极荧光灯具有工作电压低，发光效率高的特点。可以有效降低配套电路的成本，并延长灯管寿命。

本发明的基本思想是将现有的外电极荧光灯管两端内放置陶瓷管，利用陶瓷管氧化铝介质材料的高二次电子发射系数和耐离子轰击性能，提高在气体放电区域进行电离碰撞的电子数，从而提高发光效率。

本发明的外电极荧光灯的制造及工作原理如图2。将外电极荧光灯管的内表面涂敷荧光粉，然后在二端内放置陶瓷管，并将一端烧结封闭，另一端封接排气管，对荧光灯玻管排气。排气后，将惰性气体以及汞放电气体充入荧光灯玻管，然后将排气管密封。将导电材料制作的涂层作为放电电极设置在荧光灯玻管的两端外表面。工作时在两端放电电极上施加由逆变器产生的交流电压，电子在电场的作用下在荧光灯玻管内运动，由于灯管两端内陶瓷材料表面上氧化铝材料的高二次电子发射系数使二次电子数目大大增加与管内气体分子不断发生电离碰撞，并使管内气体放电，由于放电空间足够大，可以形成发光效率高的正柱区放电，由放电激励汞放射紫外光，紫外光激发荧光粉发出可见光使其成为光源。从而达到提高发光效率，降低工作电压的目的。由于瓷管的抗离子轰击性能比普通外电极荧光灯的玻璃要好，而且有一定的厚度，因此可以延长外电极荧光灯的寿命。

附图说明

图1是现有外电极荧光灯结构示意图。

图2是本发明的外电极荧光灯结构示意图。

图3是陶瓷管尾部未封闭的结构示意图。

图4是陶瓷管尾部一端封闭，另一端半封闭的结构示意图。

图5是灯管一端封闭，一端连排气管的结构示意图。

以上图中的标注为：荧光粉1、灯管玻壳2、放电气体和汞3、外部电极4、氧化铝陶瓷管5、排气管6。

具体实施方式

本发明的该荧光灯以一根细长两端开口的荧光灯玻管2为主体，在荧光灯玻管2内表面涂有荧光粉1，荧光灯玻管2的两端内部放置陶瓷管5，在荧光灯玻管2内部充入放电气体3，荧光灯玻管2两端外表面上设置一对金属放电电极膜4。

荧光灯玻管2两端分别放置的陶瓷管5为高二次电子发射系数的氧化铝、或铝酸镁材料制成。充入荧光灯管2的放电气体3是惰性气体氦、或氖、或氩、或氙、或它们的混合气体，以及汞金属组成的放电气体。在荧光灯玻管2二端外表面上制备的一对金属放电电极膜4其厚度为10微米以下的金属薄膜。金属放电电极膜4的材料为导电石墨，或银浆或其他导电材料。

高光效外电极瓷管阴极荧光灯的制备方法包括以下步骤：

1).准备一根经过清洗干燥的两端开口的细长荧光灯管2，

2).在荧光灯管2的内表面上制备荧光粉1，在荧光灯管2的两端开口处分别放置一个陶瓷管5，

3).将荧光灯管2的一端用火烧熔封闭，另一端封接一个排气管6，将排气管6与真空系统连接并进行排气，

4).将荧光灯玻管2内部充入放电气体3，

5).将荧光灯管从排气台上封离，

6).将荧光灯玻管2两端外表面上制备一对金属放电电极膜4。

陶瓷管5表面采用真空镀膜、或化学镀膜、或涂附、或印刷、或烧结、或金属电极表面氧化的方法将陶瓷管5上制备低逸出功的材料层，或通过加热、放电的工艺形成如氧化镁，钡的低逸出功的材料层。

在制作外电极荧光灯时，将外电极荧光灯管(二端开口)清洗干燥后，将外电极荧光灯管的内表面涂复荧光粉1，在荧光灯玻管2的两端内放置陶瓷管如氧化铝陶瓷管5，然后将外电极荧光灯管的一端开口烧结封闭。另一个端接有排气管6，将排气管与真空系统连接并进行排气。排气后，将惰性气体氦、或氖、或氩、或氙、或它们的混合气体，以及汞金属组成的放电气体3充入荧光灯管内部，封离荧光灯管。最后在荧光灯管二端外壁上分别制备一对金属放电电极膜4。

Claims

1.一种高光效外电极瓷管阴极荧光灯，其特征在于该荧光灯以一根细长两端开口的荧光灯玻管(2)为主体，在荧光灯玻管(2)内表面涂有荧光粉(1)，荧光灯玻管(2)的两端内部放置陶瓷管(5)，在荧光灯玻管(2)内部充入放电气体(3)，荧光灯玻管(2)两端外表面上设置一对金属放电电极膜(4)，荧光灯玻管(2)两端分别放置的陶瓷管(5)为高二次电子发射系数的氧化铝、或铝酸镁材料制成；充入荧光灯管(2)的放电气体(3)是惰性气体氦、或氖、或氩、或氙、或它们的混合气体，以及汞金属组成的放电气体；在荧光灯玻管(2)二端外表面上制备的一对金属放电电极膜(4)其厚度为10微米以下的金属薄膜；金属放电电极膜(4)的材料为导电石墨，或银浆。

2.一种如权利要求1所述的高光效外电极瓷管阴极荧光灯的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：

1).准备一根经过清洗干燥的两端开口的细长荧光灯玻管(2)，

2).在荧光灯玻管(2)的内表面上制备荧光粉(1)，在荧光灯玻管(2)的两端开口处内部分别放置一个陶瓷管(5)，

3).将荧光灯玻管(2)的一端用火烧熔封闭，另一端封接一个排气管(6)，将排气管(6)与真空系统连接并进行排气，

4).将荧光灯玻管(2)内部充入放电气体(3)，

5).将荧光灯管从排气台上封离，

6).将荧光灯玻管(2)两端外表面上制备一对金属放电电极膜(4)。

3.根据权利要求2所述的高光效外电极瓷管阴极荧光灯的制备方法，其特征在于陶瓷管(5)表面采用真空镀膜、或化学镀膜、或涂附、或印刷、或烧结、或金属电极表面氧化的方法将陶瓷管(5)上制备低逸出功的材料层，或通过加热、放电的工艺形成氧化镁的低逸出功的材料层。