CN101079368A - 无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源 - Google Patents

Abstract

本发明的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，属照明灯具技术领域，其特点和优点在于：1.该面光源腔体中含微量毫克级的汞，毒害甚少，是环保型照明灯具；2.其荧光粉中均匀添加了有机电致发光材料光倍增剂，内壁上可设置有反射紫外光层，体内的惰性气体组份是优化选择组合配比，能使它高效能发光；3.它无内置电极，密封性能好，电能损耗少，是节能又长寿命的灯具；4.其外电极采用特殊工艺制成，电极与面光源玻壳体熔融一体，提高了电极的牢固性、可靠性、安全性；5.它的驱动电源是与其该面光源(负载)跟踪自动匹配谐振的电子驱动电源，耗电少，更节能；6.对应的两个发光面，是二维平面状或曲面状的、或是相互平行的、或是同曲率等间距的、或任意曲面状的；两个发光面之一(如背面)可以是对外不透光的，是面形背光源材料；它结构性能先进，可作各种面光源灯具，会有广阔的市场前景。

Description

无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源

一.技术领域

本发明公开的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，属照明灯具技术领域，具体涉及一种无内电极、微汞、高效能又节能、长寿命、环保的气体放电面光源。

二.背景技术

气体放电光源或灯，也即电离气体发光的日光灯、霓虹灯、节能灯等，比电热白炽灯泡有不少优点而广泛为人们所使用；但也因有寿命短、汞污染等不足而使它的应用前景受到制约。究其根源，这些缺点源出于它们的结构和构造。不论日光灯(热阴极)类或霓虹灯(冷阴极)类，因其管体密封性能差与内置电极而使它们的使用寿命短；又因加用汞(水银)作电离剂，报废的灯具含汞等而污染环境；还因灯管内设置电极(内置电极)必然产生电极间电流与阴极损耗效应，电极还易轰击发热与耗损，耗电能多而不节能。对日光灯和霓虹灯等这类气体放电灯的结构和构造的改进，是提高这类气体放电灯性能的根本出路和有效途径。改进之一是：将内置电极改为外置电极，外置电极的结构，较早的中国专利有：专利号：92232188.4名称为《无电极高频扫描霓虹灯》，其后仅就无内电极的结构又涌现出不少专利，因其内容与本发明的技术相关性不大，不必费篇幅叙述。由此气体放电光源或灯无内电极的先进结构为人们和社会所共识。改进之二是：采用微汞(水银)作电离剂，即在气体放电光源或灯中的电离气体是含微汞的，以尽量降低汞带来的污染。在这方面，有一篇中国专利：专利号：03255098.7名称为《新型无电极直型霓虹灯》中公开了采用的电离气体为Ne、Ar、Xe(在说明书摘要中甚至还有Kr)和低压汞蒸气混合物，在该专利说明书(第2页)中明白指出：其“含汞量(低压汞蒸气)也仅为现有产品的50％”。它的用汞量和本发明所述的电离气体中的微汞，是不相同的，两者的含汞量相差不止一个数量级；另外，遗憾的是：此专利对Ne、Ar、Xe(包括Kr)使用组份的具体配比也未明确公开。关于气体放电面光源，见到的中国专利有：专利号：200420006645.8名称为《高效率平面荧光灯光源》，这种面光源与本发明的面光源有许多不同，如它的电极是内电极，但这种面光源要比由许多根管(线)光源并排构成的面光源好的多。近年来对日光灯和霓虹灯等类气体放电光源和灯的结构和构造的种种缺点仍然进行着不断的研究和改进，我们在这些光源或灯的电致高效能发光方面、节电节能方面、面光源外壳结构方面、以及外置电极的性能与安全方面均做了研制和改进，研制成功了这种无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源。本发明的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，是一种环保、长寿命、更节能新的照明灯具，可用于室内外照明、装饰、灯箱、广告、招牌、车辆的灯具，专用或特殊用途的灯具，LCD背光源(液晶电视、笔记本电脑的背光源)等方面，具有广阔的市场前景。

三.发明内容

本发明的目的是：向社会提供这种无内电极微汞高效能长寿命环保气体放电面光源，为人们的生活照明服务。

本发明的技术方案内容如下：这种无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的密封发光腔体上具有或呈现有对应的两个二维面状的对外透光的发光面，制造具有对应的两个二维面状发光面的密封发光腔体可采用已有的一切公知公用技术实现和完成，首先是制造具有对应的两个二维面状发光面的发光腔体，如采用模具方法、使用石英玻璃料、或玻璃(做面)与金属(做侧面)联合料、采用透明网状结构、……等等办法，不必多述。它的发光腔体内壁设置有荧光粉而无内电极，如前所述无内电极，便消除了电极间产生电流与阴极损耗效应的可能，也无电极轰击发热与耗损，必然是节能的。发光腔体内密封装置有放电惰性气体，在发光腔体中如何装置放电惰性气体呢？首先在腔体内壁上设置荧光粉涂层，如三基色的荧光粉，然后把发光腔体中抽成真空，再后在发光腔体中充彻或装置上一定压强的放电惰性气体，最后把其腔体密封好。发光腔体密封要做好，性能要密封，如可采用低温(如370℃)加热下实施密封。这些都是气体放电光源制造的公开已知技术，不必多叙。其一对外置面电极分别设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上，技术特点在于：所述的该气体放电面光源发光腔体内的放电气体含汞量是微量的，该微量的汞是在发光腔体中真空下充彻或装置一定压强的放电惰性气体时，同时一起装置进发光腔体中的。据了解，目前市售的20w左右的日光灯管内含汞量是克级的，管内含汞量约为1.8克(g)。而我们的环保节能长寿命管状气体放电灯管内含汞量仅有目前市售日光灯管的百分之几～千分之几(单位的或相同的体积下相比)。采用微汞(水银)作电离剂，即在该气体放电面光源发光腔体中的电离气体是微汞的，以尽量降低汞对环境带来的污染。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，技术特点有：所述的该气体放电面光源发光腔体内含汞量是毫克级(mg)，为0.1～1mg，其含汞量大约为目前市售日光灯管含汞量的千分之几(单位的或相同的体积下相比)，或甚至更少，使汞污染与毒害降到最小。据了解欧共体日光灯管含汞量的标准是：每米管长标准体积含汞量为5mg，我们所述的该气体放电面光源发光腔体中含汞量以同等空腔体积相比，汞含量约为0.5mg，是欧共体日光灯管含汞量标准的十分之一，甚至更少，如0.1mg。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，技术特点还有：a.所述的该气体放电面光源发光腔体内壁上的荧光粉中均匀添加有光倍增剂——有机电致发光材料。这种有机电致发光材料添加到荧光粉中的目的和功能是使该气体放电面光源高效能地发光。这种有机电致发光材料是电致发光新材料，近年来还在不断涌现和增加，这种有机电致发光材料的发光机理包括电致下(即电作用下)直接发出可见光，或如荧光粉一样在紫外光作用下再发出可见光，这里所述的这种有机电致发光材料指的是：现已公知公用或市售的这类产品或新品，它们均可使用。但是，为了获得光倍增效能或高效能地发光，在荧光粉中添加这类有机电致发光材料时应当进行选择，这种选择也可通过生产实验得出。b.所述的该面光源的密封发光腔体上对应的两个发光面均是二维平面状的或曲面状的。关于二维平面状或曲面状的内容也是公知的技术内容，不必多叙。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，技术特点还有：a.所述的该气体放电面光源的荧光粉中添加的光倍增剂——有机电致发光材料是有机电致发光材料中的至少一种，直至若干种，如二～十种等。选择有机电致发光材料中的哪一种或哪几种、其配比量是多少，要结合该气体放电面光源的大小与尺寸、采用的荧光粉不同、内充的放电惰性气体的不同等诸多因素作综合考虑、再做选择，如该气体放电面光源的结构参数、材料参数等、以及微观的波长的匹配、离子电离、激发发光等的计算或设计。这种选择也可通过生产和实验得出。b.所述的该气体放电面光源发光腔体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是由涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结成与该面光源玻壳体熔融一体的金属电极或金属合金电极。与该面光源玻壳熔融一体的金属电极，包括各种金属的电极，其中较好的是导电性能良好的金属电极，如银的、铜的、铝的电极等；或者是金属合金电极，包括各种金属的合金电极，其中较好的是导电性能良好的金属合金电极，如银的、铜的、铝的各种合金电极等。如该面光源的一对电极设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面外壁面上，在电极面用涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结的工艺制作方法，把电极做成与该面光源玻壳熔融一体的金属电极或金属合金电极，使电极和面光源玻壳熔融一体，则电极和该气体放电面光源联接的牢固性、可靠性较高，是本发明技术内容之一。这些电极设置使该面光源的外置电极性能与安全方面有了显著改进和提高。c.所述的该气体放电面光源的驱动电源是与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。所述的该面光源固有振荡频率，是指每个气体放电面光源等效于一个电容器，两电极是该灯电容器的两极板，面光源内的放电气体等是电容器的介质，该面光源的具体结构完全等效于一个电容器C，并且有它固有的C值和固有振荡频率。该面光源的电子驱动电源如果能和该面光源固有的电容器C值和固有振荡频率相匹配，使两者达到相互匹配在谐振情况下驱动供电，必然是供电和驱动效果最好的，也是最节能的，还能有效消除光源或灯光的闪烁等不稳定现象。该面光源的电子驱动电源由整流电路、滤波电路、振荡电路、保护电路、逆变电路-推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路及其输出电路组成。其中推挽与匹配驱动电路和升压与谐振电路设计成相互匹配又谐振的是该项技术的关键内容。它的输出电路的一对输出端分别与该气体放电面光源一对电极联接一起。以上所述的高频、高压驱动电源也是公开公知技术，高频范围如20～400KC，高压范围如500～3000V等。所述的该气体放电面光源的电子驱动电源的各功能电路也可用公知的技术设计和实现，只要能完成或实现其电子驱动电源各电路之功能均可采用。而且该电子驱动电源的各电路所用的电子元器件，完全可用其它电子元器件替代，只要采用的其它电子元器件能完成或实现其各电路功能的均可使用。

根据以上所述的情况，该无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的技术特点还有：a.所述的该气体放电面光源壳体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是经真空镀并加温淀结成与该灯玻壳体熔融一体的金属电极或金属合金电极。其中金属真空镀工艺技术是公知公用的成熟技术，加温淀结的温度是使真空镀的金属形成与该面光源玻壳体熔融一体的温度。关于所述的金属电极或金属合金电极同于前段说明的，不再重述。b.所述的该气体放电面光源壳体内充有的放电气体——惰性气体的组合配比是选择低电激活能下的佳化组合配比，它的技术意义是：消耗较低的供电能而获得发光高效能的面光源，达到这一目的的技术之一是：在以上目的之下求得该面光源内充有的放电惰性气体佳化(较好)组合配比。怎样求得该面光源内充的放电惰性气体佳化(较好)组合配比呢？选择的方法是：其中首先在氪掺氙的佳化组合配比上作选择，其次在氦、氖、氩一种乃至三种佳化组合配比上作选择，还有在前两种选择结果的佳化组合配比上再选择，最后得出的关于氦、氖、氩、氪、氙佳化组合配比即是该面光源放电惰性气体在低电激活能下的佳化组合配比。c.所述的该气体放电面光源的荧光粉中添加的光倍增剂——有机电致发光材料使用量为荧光粉总使用量的0.1～50％。有机电致发光材料使用量在荧光粉总使用量的0.1～50％的范围中选择是合理和可取的。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，技术特点还有：a.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面的二维面可以是相互平行的、或是同曲率等间距的。关于两个面相互平行、或是两曲面同曲率等间距等内容也是公知的技术内容，不必多叙。b.所述的该气体放电面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路的阻、容、感电路参数跟踪匹配形成谐振电子电路结构，也即是该面光源的固有的电容器C值与推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路的阻、容、感电路参数相互跟踪匹配，形成谐振的电子电路结构。c.为了达到消耗较低的供电能而获得发光高效能的面光源这一目的，所述的该气体放电面光源放电惰性气体在低电激活能下的优化(更好的)组合配比是：氪掺氙的优化组合配比的选择量为：氪比氙大两～三个数量级(0.1×10²～9.9×10³)；氦、氖、氩和氪的优化组合配比的选择量为：氦、氖、氩的总量比氪大一～两个数量级(0.1×10¹～9.9×10²)；氦、氖、氩的选择量均占该面光源放电惰性气体总量的0～99％；但惰性气体氦、氖、氩、氪、氙在该面光源的使用总量须满足100％。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，详细技术特点还有：a.所述的该气体放电面光源壳体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是由涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结成与该灯玻壳体熔融一体的银、或铜、或铝的电极以及银、或铜、或铝的合金电极。还要指出的是：所述的涂覆金属的化合物是些金属氧化物等，如氧化银、氧化铜、氧化铝、氧化锰、氧化铋、硼酸铅等，它们都是公知公用、市售产品。b.所述的该气体放电面光源壳体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是经真空镀并加温淀结成与该灯玻壳体熔融一体的银、或铝的电极以及银、或铜、或铝的合金电极。采用银、或铝的电极以及银、或铜、或铝的合金电极其导电性能是较好的。c.所述的该气体放电面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路是自动匹配、自调谐振的电子电路，该电路中有智能化集成电路芯片，这种智能化集成电路芯片具有可擦、写、读的固化软件及存储功能。凡是能完成或实现该灯驱动电源的推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路自动匹配、自调谐振功能的智能化集成电路芯片均可用来设计与使用，这种智能化集成电路芯片完全可采用公知公用、市售产品，没有特殊的要求。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，详细技术特点还有：a.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面的间距应大于0.1mm。b.所述的该气体放电面光源优化选择的惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的。高纯度按通常理解是其纯度达四个九以上或更高(即99.99％以上或更高)。c.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面中之一可以是对外不透光的，便可形成单面发光的面光源。单面发光的面光源可做面形背光源、空心的圆柱面光源、或空心的球面光源等。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，详细技术特点还有：a.为了获得高效能发光结果，该气体放电面光源的壳体内壁上可设置有反射紫外光层，该层之上是荧光粉层。所述的反射紫外光层的材料均可采用公知公用、市售的这类材料产品，其制造工艺也可采用气体放电面光源或灯的现有公知公用技术实现。b.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面中之一(如背面)可以是对外不透光的，一种情况：则是在该对外不透光面内壁与荧光粉层间、或对外不透光面内壁与反射紫外光层间设置有反光材料层；或者另一种情况：该对外不透光面是由不透光材料构成的。

根据以上所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，详细技术特点还有：所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面可以是任意二维面状的，即其发光面的形状是任意形状的，这也是公知的技术内容，举不胜举，不必多叙。

本发明的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的优点很多：1.该面光源内仅含有微量的汞，其含汞量为毫克级，大约为目前市售日光灯管含汞量的千分之几，毒害甚少，是环保型照明光源或灯具；2.该面光源发光腔体中无内置电极，发光体密封性能好，也不会在电极间产生电流与阴极损耗效应，电能损耗少，是既节能又长寿命的照明光源或灯具；3.该面光源荧光粉中均匀添加了有机电致发光材料光倍增剂，而且其体内放电惰性气体组份的组合配比也作了优化选择，这种光倍增剂和放电惰性气体组份的优化选择，能使该气体放电面光源高效能地发光；4.该面光源的驱动电源是与其负载(该面光源)能匹配谐振的高频、高压电子驱动电源，耗电少，更节能。5.该面光源体外设置的一对电极，采取特殊工艺制造，电极能和面光源玻壳熔融一体，提高了电极和该面光源联接的牢固性、可靠性、安全性；6.该面光源经过改进结构合理，性能先进，是值得大力提倡和推广的环保节能长寿命照明光源或灯具。它可用于室内外照明、装饰、灯箱、广告、招牌、车辆的灯具，专用或特殊用途的灯具，LCD背光源(液晶电视、笔记本电脑的背光源)等方面，具有广阔的市场前景。

四.附图说明

本发明的说明书附图有7幅：

图1是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的结构示意图，其电极未在图中示出；

图2是图1的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源沿A——A线剖示图；

图3是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源使用联接图；

图4是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的电源电路结构方框图；

图5是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源高频高压谐振电源原理图；

图6是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源另一谐振电源原理图；

图7是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源智能谐振电源原理图。

在各图中：1.面光源的密封发光腔体上具有的对应两个二维面状发光面之一；2.对应于1的另一发光面；3.发光腔体内壁上的荧光粉层；4.两发光面左右两侧面(之一)或两发光面上下两侧面(之一)；5.面光源的密封发光腔体；6.分别设置在左右两侧上或/和上下两侧面上的一对外置面电极之一；7.电源线；8.高频、高压谐振电源；9.开关；10.市电网络；11.整流电路；12.滤波电路；13.振荡电路；14.逆变电路，即推挽与匹配驱动电路；15.升压与谐振电路；16.输出电路；17.保护电路；18.智能芯片；19.地端；其中，在图5中：P1与P2.交流电源端；P3与P4.谐振电源输出端，联接面光源两电极端；R1～R8.均为电阻；C1～C5.均为电容；D1～D9.均为二极管；B1.变压器，它周围的1～8均是变压器B1各绕组的端头；Q1与Q2.均为三极管；F.熔断器。在图6中：P1与P2.交流电源端；D₁～D₅.均为二极管；D.双向二极管；LED.发光二极管；DW₁、DW₂.均是稳压二极管；C₁～C₆.均是电容；R₁～R₈.均为电阻；MGR.光敏电阻；Q₁、Q₂.均为场效应管；Q₃.可控硅；B₁、B₂.均为变压器；L₁～L₇.均为绕组电感线圈；R_C.负载面光源；R‘_C.示意再有的负载面光源。在图7中：P1与P2.交流电源端；P3与P4.谐振电源输出端，联接面光源两电极端；D₁～D₄、D₆、D₈.均为二极管；D₅.为稳压二极管；D₇.为可控硅；C₁～C₁₀.均是电容；R₁～R₁₂.均为电阻；Q₁、Q₂.均为场效应管；IC₁、IC₂.均为集成电路芯片，其中IC₂是智能芯片；B₁～B₃.均为变压器；L₁～L₇.均为绕组电感线圈。

五.具体实施方案

本发明的非限定实施例如下：

实施例一.无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源

该例的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的一种具体结构如图1～图5共同示出，其中图1与图2所示的是无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的结构示意图，图2是图1的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源沿A--A线剖示图。如图中所示，该面光源的密封发光腔体5上具有或呈现有对应的两个二维面状的对外透光的发光面1与2，制造具有对应的两个二维面状发光面1、2的密封发光腔体5可采用已有的一切公知公用技术实现和完成，首先是制造具有对应的两个二维面状发光面1、2的发光腔体5，如采用模具方法、使用石英玻璃料、或玻璃(做面)与金属(做侧面)联合料、采用透明网状结构、……等等办法，不必多述。该例发光腔体5上对应的两个发光面1、2均是二维平面状的或曲面状的，关于二维平面状或曲面状的内容也是公知的技术内容，不必多叙。该面光源对应的两个发光面1、2的间距应大于0.1mm，如0.2mm～2mm。如图中所示，它的发光腔体5内壁设置有荧光粉3而无内电极。无内电极，便消除了内电极间产生电流与阴极损耗效应的可能，也无电极轰击发热与耗损，必然是节能的。该例的发光腔体5内密封装置有放电惰性气体，在发光腔体5中如何装置放电惰性气体呢？首先在腔体内壁上设置荧光粉涂层，如三基色的荧光粉，然后把发光腔体中抽成真空，再后在发光腔体中充彻或装置上一定压强的放电惰性气体，最后把其腔体密封好。发光腔体密封要做好，性能要密封，如可采用低温(如370℃)加热下实施密封。这些都是气体放电光源制造的公开已知技术，不必多叙。其一对外置面电极6分别设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上，技术特点在于：该例的气体放电面光源发光腔体内的放电气体含汞量是微量的，该微量的汞是在发光腔体中真空下充彻或装置一定压强的放电惰性气体时，同时一起装置进发光腔体中的。据了解，目前市售的20w左右的日光灯管内含汞量是克级的，管内含汞量约为1.8克(g)。而我们的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源发光腔体5内含汞量仅有目前市售日光灯管的百分之几～千分之几(单位的或相同的体积下相比)。采用微汞(水银)作电离剂，即在该气体放电面光源发光腔体中的电离气体是微汞的，以尽量降低汞对环境带来的污染，是环保的面光源。该例的气体放电面光源的特点之二是：该例面光源的发光腔体5的内壁上的荧光粉3中均匀添加有光倍增剂——有机电致发光材料。这种有机电致发光材料添加到荧光粉中的目的和功能是使该气体放电面光源高效能地发光。这种有机电致发光材料是电致发光新材料，如纯度较高的金属的有机物，所用的金属有锌、稀钍族镧系中钐、铕、铽等的有机化合物，这些金属有机化合物都是现已公知公用或市售的这类产品或新产品，他们均可使用。但是，为了获得光倍增效能或高效能地发光，在荧光粉中添加这类有机电致发光材料时应当进行选择，在荧光粉中添加的光倍增剂有机电致发光材料可以是有机电致发光材料中的至少一种，直至若干种，如二种、或三种、或四种、或五种、或六种、或八种、或十种等。选择有机电致发光材料中的哪一种或哪几种、其配比量是多少，要结合该气体放电面光源的大小与尺寸、采用的荧光粉不同、内充的放电气体面光源的不同等诸多因素作综合考虑、再做选择效果较好。这种选择也可通过生产实验得出。在荧光粉3中添加的光倍增剂——有机电致发光材料使用总量为荧光粉总使用量的0.1％、或0.5％、或1％、或2％、或3％等。为了获得高效能发光结果，该例的气体放电面光源的壳体5内壁上可设置有反射紫外光层，该层之上是荧光粉层3。所述的反射紫外光层的材料均可采用公知公用、市售的这类材料产品，不再多述。其制造工艺也可采用气体放电面光源或灯的现有公知公用技术去实现，也不再多述。该例的气体放电面光源的特点之三是：该例面光源的密封发光腔体5中装置的微汞放电惰性气体可以在氦、氖、氩、氪、氙中作选择，各惰性气体的组合配比的选择方法是：在消耗低电激活能下的佳化组合配比，它的技术意义是：消耗较低的供电能而获得发光高效能的面光源，达到这一目的的技术内容是：在以上目的之下求得该面光源内充有的放电惰性气体佳化(较好)组合配比。怎样求得该面光源内充的放电惰性气体佳化(较好)组合配比呢？选择的方法是：其中首先在氪掺氙的佳化组合配比上作选择，其次在氦、氖、氩一种乃至三种佳化组合配比上作选择，还有在前两种选择结果的佳化组合配比上再选择，最后得出的关于氦、氖、氩、氪、氙佳化组合配比即是该面光源放电惰性气体在低电激活能下的佳化组合配比。例如：氪掺氙的组合配比的选择量为：氪比氙大两个数量级(0.1～9.9)×10²，如括号中的值还可选取0.3、或0.5、或0.8、或1、或1.5、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9等。选择氦、氖、氩的一种乃至三种，它们的选择量占该面光源放电惰性气体总量的0～99％，单种时选择量占该面光源放电惰性气体总量的70～99％；两种或三种时它们的选择量占该面光源放电惰性气体总量的0～99％，因此氦、氖、氩它们三种的选择是在0～99％间的任意所有数值的组合配比。氦、氖、氩和氪的组合配比的选择量为：氦、氖、氩的总量比氪大一个数量级(0.1～9.9)×10，如括号中的值还可选取0.3、或0.5、或0.8、或1、或1.5、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9等。但各惰性气体氦、氖、氩、氪、氙在该面光源的使用总量须满足100％。还须指出：各惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的。如高纯度选择其纯度达四个九(99.99％)。该例的气体放电面光源的特点之四是：该面光源的一对外置电极6。该面光源的使用联接图如图3所示，从图3中可以看出，一对外置面电极6分别设置在两发光面左右两侧面4上或/和上下两侧面4上。这一对面状电极可以做成和该面光源玻壳熔融一体的金属电极，其制造工艺方法是：在电极面用涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结的工艺制作方法，由涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结成与该面光源玻壳体熔融一体的金属电极。该面光源玻壳熔融一体的金属电极，包括各种金属的电极，其中较好的是导电性能良好的金属电极，如银的、铜的、铝的电极等。所述的涂覆的金属化合物如有氧化银、氧化铜、氧化铝、氧化锰、氧化铋、硼酸铅等，它们都是公知公用、市售产品。如要做银的、或银的合金电极，就应该针对银的、或银的合金电极选择其中实用的几种涂覆的金属化合物使用。把电极做成与该面光源玻壳熔融一体的金属电极或金属合金电极，使电极和面光源玻壳熔融一体，则电极和该气体放电面光源联接的牢固性、可靠性较高。该例的气体放电面光源的特点之五是：该例气体放电面光源的驱动电源是与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。所述的该面光源固有振荡频率，是指每个气体放电面光源等效于一个电容器，两电极是该灯电容器的两极板，面光源内的放电气体等是电容器的介质，该面光源的具体结构完全等效于一个电容器C，并且有它固有的C值和固有振荡频率。该面光源的电子驱动电源如果能和该面光源固有的电容器C值和固有振荡频率相匹配，使两者达到相互匹配，在谐振情况下驱动供电，必然是供电和驱动效果最好的，也是最节能的，还能有效消除光源或灯光的闪烁等不稳定现象。该例面光源的电子驱动电源的结构方框图由图4示出。该面光源的电子驱动电源由整流电路11、滤波电路12、振荡电路13、保护电路17、逆变电路-推挽与匹配驱动电路14、升压与谐振电路15、输出电路16及其输出端组成。其中推挽与匹配驱动电路14和升压与谐振电路15设计成相互匹配又谐振的是该项技术的关键内容。驱动电路的输出电路16的一对输出端分别与该气体放电面光源一对面电极6联接一起。以上所述的高频、高压驱动电源也是公开公知技术，高频范围如20～400KC，高压范围如500～3000V等，不必多述。该例面光源的电子驱动电源的具体结构如图5所示。在图5中：P1与P2为交流电源端，如是电源插头，联接市电网络10供电。P3与P4为高频、高压输出端，分别联接在图3的电源线7上，再联接面光源两端的外电极6，19是地端。由四个二极管D1～D4组成全桥整流电路11，由二极管D5、D6作双稳压电路。以三极管Q1与Q2为主构成双(全波正负半周)高频振荡电路13，它们分别是三极管Q1、电容C3与压变压器B1之电感L78、电容C1与变压器B1之电感L12为一个高频振荡电路，和三极管Q2、电容C4与压变压器B1之电感L56、电容C2与压变压器B1电感L12为另一个高频振荡电路，B1是升压变压器，B1之线圈L12为初级、线圈L34是次级，其高频高压由P3与P4两端输给该面光源的两外电极6，电容C5与二极管D9组成消杂或消躁电路，由三极管Q1、电感L78和三极管Q2、电感L56组成推挽与匹配驱动电路14，由升压变压器B1(包括初级线圈L12、次级线圈L34)为主构成升压与谐振电路15，次级线圈L34和联接在P3与P4端的该面光源构成输出电路16，这些电路均装置在电路板上。上述图5中的各电路以及未述的各电路与各器件都属公知的技术内容，不必多叙。要说明的是：在图5中由可调电容C3和电容C4及该例面光源(该面光源的具体结构完全等效于一个电容器C，并且有它固有的C值和固有振荡频率)等效电容C构成相互匹配又谐振的与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。针对该例面光源结构的具体电容值C和可调电容C3和电容C4值，便可设计成能与其负载(该面光源)匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。该例的无内电极无汞高效能长寿命气体放电面光源工作过程如下：按图3把该面光源联接安装好，以图5之电路组成的高频(该例选择270KC)、高压(该例选择2000V)电源8通过电源线7接至该面光源的一对外电极6上，开启电源开关9工作时，高频、高压在两电极6间的该面光源腔体5中产生电磁场，电磁场致使该面光源腔体5中的惰性气体电离，如产生了波长为147nm的紫外光电磁辐射，激发该面光源腔体5内壁上的三基色的荧光粉发出可见光。该例的微内电极无汞高效能长寿命气体放电面光源可以做成LCD背光源(液晶、电视、笔记本电脑的背光源)、大屏幕面光源、装饰、灯箱、广告、招牌、照明等新光源，满足人们的种种照明需要。

实施例二.无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源

本例的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的又一具体结构如图1～图4及图6共同示出，该例的气体放电面光源发光腔体5内含汞量是毫克级(mg)，为0.1～1mg。其含汞量大约为目前市售日光灯管含汞量的千分之几(单位的或相同的体积下相比)，或甚至更少，使汞污染与毒害降到最小。据了解欧共体日光灯管含汞量的标准是：每米管长标准体积含汞量为5mg，我们所述的该气体放电面光源发光腔体中含汞量以同等空腔体积相比，汞含量约为0.5mg，是欧共体日光灯管含汞量标准的十分之一，甚至更少，如0.1mg。与实施例一不同的是：1.该例面光源对应的两个发光面1、2的二维面可以是相互平行的、或是同曲率等间距的，两发光面1、2的间距为0.5mm、或1mm、或3mm等。关于两平面相互平行、或是两曲面同曲率等间距的内容也是公知的技术内容，不必多叙。2.该例的面光源其一对外置电极6分别设置在两发光面上下两侧面4上，这一对面状电极可以做成和该面光源玻壳熔融一体的金属合金电极。其制造工艺方法同于实施例一中所述的，但是其电极是金属合金电极，这些金属合金电极，包括各种金属的合金电极，其中较好的是导电性能良好的金属合金电极，如银的、铜的、铝的各种合金电极等。如要做银的合金电极，对涂覆的金属化合物如何选择呢？如应该针对银的合金电极选择其中实用的几种涂覆的金属化合物使用。3.在荧光粉3中添加的光倍增剂有机电致发光材料可以是两种、或三种、或七种、或九种，其使用总量为荧光粉总使用量的0.2％、或0.8％、或5％、或8％、或10％等。4.该例面光源的密封发光腔体5中装置的无汞放电惰性气体可以在氦、氖、氩、氪、氙中作选择，例如：氪掺氙的组合配比的选择量为：氪比氙大三个数量级(0.1～9.9)×10³，如括号中的值还可选取0.3、或0.5、或0.8、或1、或1.5、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9等。选择氦、氖、氩的一种乃至三种，它们的选择量占该面光源放电惰性气体总量的0～99％，单种时选择量占该面光源放电惰性气体总量的95～99％；两种或三种时它们的选择量占该面光源放电惰性气体总量的0～99％。氦、氖、氩和氪的组合配比的选择量为：氦、氖、氩的总量比氪大两个数量级(0.1～9.9)×10²，如括号中的值还可选取0.3、或0.5、或0.8、或1、或1.5、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9等。但各惰性气体氦、氖、氩、氪、氙在该面光源的使用总量须满足100％。还须指出：各惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的。如高纯度选择其纯度达五个九(99.999％)。5.该例气体放电面光源的驱动电源同样是能与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。该例面光源的电子驱动电源电路原理图为图6，图中：P1与P2为交流电源端，由二极管D₁～D₄组成全桥整流电路11，由电容C₁为主构成滤波电路12，由电感L₁、L₃、L₅～L₇、电容C₃、场效应管Q₁、Q₂等构成振荡电路13、逆变电路-推挽驱动电路14，经电容C₄滤波整形后，由升压电路15(以变压器B₁～B₂和电感L₁～L₄、L₇为主构成)经其输电路16联接并驱动负载R_C(即该例的面光源)工作，虚线的R‘_C示意可再加有的负载面光源。逆变电路14的振荡频率为20KC、或30KC，升压电路15输出高压为1KV、或1.5KV。另由可控硅Q₃、双向二极管D、电阻R₂与R₈、光敏电阻MGR、LED发光二极管等组成停振保护电路17，以防止负载面光源急剧变化，出现停振无高压输出情况，从而保护整个电源电路和面光源灯具的安全。要说明的是：该面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路14、升压与谐振电路15的阻、容、感电路参数跟踪匹配形成谐振电子电路结构，具体地说：在图6中由可调电感L3、L7和电感L2、L4及该例面光源R_C(等效于一个电容器C)的固有C值(甚至可再加负载面光源R‘_C，有等效一个电容C‘)匹配谐振，也即是该面光源的固有的电容器C值(C或加C‘)和电感L2、L4组成的升压与谐振、输出电路的阻、容、感电路参数，须与推挽与匹配驱动电路的可调电感L3、L7等的阻、容、感电路参数相互跟踪匹配，形成谐振的电子电路结构。针对该例面光源结构的具体电容值C和可调电感L3、L7和电感L2、L4值，便可设计成能与其负载(该面光源)匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。6.该例的面光源的发光腔体5上对应的两个发光面中之一(如背面2)是对外不透光的，该对外不透光面2是由不透光材料构成的。如是由不透光材料陶瓷、搪瓷、金属、塑料等以及它们的组合或复合材料构成的。便可形成单面发光的面光源。单面发光的面光源可做面形背光源、空心的圆柱面光源、或空心的球面光源等。总之，该例的面光源可做LCD背光源(液晶电视、笔记本电脑的背光源)等、或空心的圆柱面光源与球面光源等。其余未述的全同于实施例一中所述的，不再重述。

实施例三.无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源

本例的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的又一具体结构如图1～图4及图7共同示出，该例面光源发光腔体5内含汞量折算为同等标准空腔体积(如100cm³)，其含汞量选择为0.2mg、或0.3mg、或0.4mg、或0.6mg、或0.7mg、或0.8mg、或0.9mg等。与实施例一、实施例二不同的是：1.该例面光源对应的两个发光面1、2的二维面是任意二维面状的，即其发光面是任意面状的，这也是公知的技术内容，不必多叙，两发光面1、2的间距为0.8mm、或1.5mm、或5mm等；2.该例的面光源的一对面状电极可以做成和该面光源玻壳熔融一体的金属电极。其制造工艺方法是：采用经真空镀并加温淀结成与该灯玻壳体熔融一体的金属银、或铝的电极。其中金属真空镀工艺技术是公知公用的成熟技术，加温淀结的温度是使真空镀的金属形成与该面光源玻壳体熔融一体的温度。采用银、或铝的电极其导电性能是较好的。3.在该例面光源的荧光粉3中添加的光倍增剂有机电致发光材料，其使用总量为荧光粉总使用量的4％、或9％、或12％、或15％、或18％等。4.该例面光源的密封发光腔体5中装置的微汞放电惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的。如高纯度选择其纯度达六个九(99.9999％)。5.该例气体放电面光源的驱动电源同样是能与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。该例面光源的电子驱动电源电路原理图为图7，图中：P1与P2为交流电源端，由二极管D₁～D₄组成全桥整流电路11，由电容C₂、C₃为主构成滤波电路12，由IC₁集成电路芯片为主构成振荡电路13，由集成电路片IC₁、电感L₁～L₃和场效应管Q₁、Q₂等构成逆变电路-推挽驱动电路14，由变压器B₂和电感线圈L₆、L₇等构成升压电路15，其电感输L₇经出端P3与P4联接负载(该例的面光源)形成输出电路16。由IC₂智能集成电路芯片为主构成该例面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路14和升压与谐振电路15形成的自动匹配、自调谐振的电子电路，它同样是通过电感L₄、L₅和该例面光源的具体结构(完全等效于一个电容器)电容C值进行自动跟踪匹配、自调谐振，实现该例面光源驱动电源的推挽与匹配驱动电路14、升压与谐振电路15自动匹配、自调谐振功能的。该电路中的IC₂智能化集成电路芯片如是NEC567等，具有可擦、写、读的固化软件、锁相及存储功能。凡是能完成或智能化集成电路芯片功能的IC₂均可用来设计与使用，这种智能化集成电路芯片完全可采用公知公用、市售产品，没有特殊的要求。由可控硅D₇和电阻R₆、R₃等为主构成保护电路17，该例的面光源的振荡频率为100KC、或300KC，升压电路15输出高压为1.3KV、或2.5KV。6.该例的面光源的发光腔体5上对应的两个发光面中之一(如背面2)可以是对外不透光的，该对外不透光面2则是在该对外不透光面2内壁与荧光粉层3间、或对外不透光面2内壁与反射紫外光层间(可以有反射紫外光层)设置有反光材料层，所述的反光的材料层均可采用公知公用、市售的这类材料产品，其制造工艺也可采用气体放电面光源或灯的现有公知公用技术去实现。其余未述的全同于实施例一中、实施例二中所述的，不再重述。

实施例四.无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源

本例的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源的大体结构如图1～图7共同示出，与实施例一、实施例二、实施例三不同的是：1.该例面光源的两发光面1、2的间距为0.4mm、或2.5mm、或8mm、或8mm以上等。2.该例的面光源的一对面状电极可以做成和该面光源玻壳熔融一体的金属合金电极。其制造工艺方法同于实施例三之2.中所述的，关于金属合金电极选择以银、或铜、或铝的合金电极，它们导电性能是较好的。3.在荧光粉3中添加的光倍增剂有机电致发光材料，其使用总量为荧光粉总使用量的20％、或25％、或30％、或35％、或40％等。4.该例面光源的密封发光腔体5中装置的微汞放电惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的。如高纯度选择光谱纯的。5.为了获得高效能发光结果，该气体放电面光源的壳体内壁上可设置有反射紫外光层，该层之上是荧光粉层。所述的反射紫外光层的材料均可采用公知公用、市售的这类材料产品，其制造工艺也可采用气体放电面光源或灯的现有公知公用技术去实现。6.该例气体放电面光源的驱动电源同样是能与其负载(该面光源)固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源。所述的该气体放电面光源的电子驱动电源的各功能电路均可用公知的技术设计和实现，只要能完成或实现其电子驱动电源各电路之功能均可采用。而且该电子驱动电源的各电路所用的电子元器件，完全可用其它电子元器件替代，只要采用的其它电子元器件能完成或实现其各电路功能的均可使用。其余未述的全同于实施例一中～实施例三中所述的，不再多述。

Claims (10)

1.一种无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，该面光源的密封发光腔体上具有或呈现有对应的两个二维面状的对外透光的发光面，它的发光腔体内壁设置有荧光粉而无内电极，发光腔体内密封装置有放电气体，其一对外置面电极分别设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上，特征在于：所述的该气体放电面光源发光腔体内的放电气体含汞量是微量的。

2.根据权利要求1所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：所述的该气体放电面光源发光腔壳体内含汞量是毫克级，为0.1～1mg。

3.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该气体放电面光源发光腔体内壁上的荧光粉中均匀添加有光倍增剂——有机电致发光材料；

b.所述的该面光源的密封发光腔体上对应的两个发光面均是二维平面状的或曲面状的。

4.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该气体放电面光源的荧光粉中添加的光倍增剂——有机电致发光材料是有机电致发光材料中的至少一种；

b.所述的该气体放电面光源发光腔体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是由涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结成与该灯玻壳体熔融一体的金属电极或金属合金电极；

c.所述的该气体放电面光源的驱动电源是与其负载——该面光源固有振荡频率匹配谐振的高频、高压电子驱动电源，该电子驱动电源由整流电路、滤波电路、振荡电路、保护电路、逆变电路-推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路及其输出电路组成；该输出电路的一对输出端分别与该气体放电面光源一对电极联接一起。

5.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该气体放电面光源发光腔体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是经真空镀并加温淀结成与该灯玻壳体熔融一体的金属电极或金属合金电极；

b.所述的该气体放电面光源腔体中充有的放电气体——惰性气体的组合配比是选择低电激活能下的佳化组合配比，其中首先在氪掺氙的佳化组合配比上作选择，其次在氦、氖、氩一种乃至三种佳化组合配比上作选择，还有在前两种选择结果的佳化组合配比上再选择，最后得出的关于氦、氖、氩、氪、氙佳化组合配比即是该面光源放电惰性气体在低电激活能下的佳化组合配比；

c.所述的该气体放电面光源的荧光粉中添加的光倍增剂——有机电致发光材料使用量为荧光粉总使用量的0.1～50％。

6.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面的二维面可以是相互平行的、或是同曲率等间距的；

b.所述的该气体放电面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路的阻、容、感电路参数跟踪匹配形成谐振电子电路结构；

c.所述的该气体放电面光源放电惰性气体在低电激活能下的优化组合配比是：氪掺氙的优化组合配比的选择量为：氪比氙大两～三个数量级；氦、氖、氩和氪的优化组合配比的选择量为：氦、氖、氩的总量比氪大一～两个数量级；氦、氖、氩的选择量占该面光源放电惰性气体总量的0～99％；但惰性气体氦、氖、氩、氪、氙在该面光源使用总量须满足100％。

7.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该气体放电面光源发光腔体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是由涂覆金属的化合物经高温化学反应并烧结成与该灯玻壳体熔融一体的银、或铜、或铝的电极以及银、或铜、或铝的合金电极；

b.所述的该气体放电面光源发光腔体外设置在两发光面左右两侧面上或/和上下两侧面上的一对电极是经真空镀并加温淀结成与该灯玻壳体熔融一体的银、或铝的电极以及银、或铜、或铝的合金电极；

c.所述的该气体放电面光源电子驱动电源的推挽与匹配驱动电路、升压与谐振电路是自动匹配、自调谐振的电子电路，该电路中有智能化集成电路芯片。

8.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面的间距应大于0.1mm；

b.所述的该气体放电面光源优化选择的惰性气体氦、氖、氩、氪、氙均须是高纯度的；

c.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面中之一可以是对外不透光的。

9.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：

a.所述的该气体放电面光源的发光腔体内壁上可设置有反射紫外光层，该层之上是荧光粉层；

b.所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面中之一可以是对外不透光的，则在该对外不透光面内壁与荧光粉层间、或对外不透光面内壁与反射紫外光层间设置有反光材料层；或该对外不透光面是由不透光材料构成的。

10.根据权利要求1或2所述的无内电极微汞高效能长寿命气体放电面光源，特征在于：所述的该面光源的发光腔体上对应的两个发光面可以是任意二维面状的。

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