CN101952642B - 省电高亮度集成型荧光放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明所述集成型荧光放电灯，具备使管轴平行呈束状配置的荧光放电灯管群、使相邻的荧光放电灯管彼此离开既定间隔的间隔件、将该荧光放电灯管群并联的并联部，该荧光放电灯管两端的电极，由与内部放电空间电绝缘的放电空间绝缘型电极构成，对两端的该并联部施加高频电压时，放电气体电离成电子与阳离子，在该放电空间绝缘型电极附近形成第三代电子源(也简称为电子源)及阳离子源。可经由设置包围集成型荧光放电灯的保热管或者在上下端设置保热端部，而将各荧光放电灯管保热为最佳放电温度即40～45℃，即便所有荧光放电灯管同时点亮，也可达成耗电降低，同时实现与荧光放电灯管根数成比例的高亮度发光。使用本发明人等开发的第三代电子源，可消除电极电压下降或溅镀的问题。

Description

省电高亮度集成型荧光放电灯

技术领域

本发明涉及一种荧光放电灯，其使用多根在玻璃管内面涂覆有荧光膜的荧光放电灯管，更详细而言，本发明提供一种集成型荧光放电灯，其可大幅降低耗电且实现高亮度发光，又也可再生使用现有寿命已尽而废弃的荧光放电灯管。

背景技术

现有荧光放电灯管的概略说明

近年来，随着地球温室化效应加深，二氧化碳排放已成世界性问题。大量排放二氧化碳原因之一在于使用化石燃料的发电厂排出二氧化碳。将黑夜的黑暗照明成白昼般明亮(单位时间内每一单位面积的平均10²²个光子数)的光源，会大量地使用发电厂所发电力(大约四分之一)。就环境保护的观点而言，大幅降低用于照明光源的灯的运转电力已成紧要课题，并成为报纸及TV(TeleVision，电视)新闻的话题。照明光源中将钨丝加热至高温并利用伴随热放射产生的可见光的灯泡，制造单价低，可获得广域亮度，即便在当前也得到广泛使用。钨灯泡的能量转换效率为0.8％。由于灯泡的能量转换效率低，所以人们关注荧光放电灯管这一代替灯泡的光源。因荧光放电灯管的能量转换效率标称为20％，作为室内外的照明光源，正逐渐转换成荧光放电灯管。荧光放电灯管也有不同种类，当前关注的荧光放电灯管为使用直径20mm以下的玻璃管制作的省电型荧光放电灯管。荧光放电灯管发出的光量与荧光膜面积成比例，因此使用荧光膜面积大且管径粗的荧光放电灯管较省电，而市场上销售的省电型荧光放电灯管是使用直径为20mm以下的玻璃管制作。然而，关于上述省电的科学性解释原因并未见于已出版的科学论文或放电手册等。

省电型荧光放电灯管，是在紫外线发光的荧光体粉中将稀土类元素(表现资源存在量的克拉克值小(存在比为0.003％以下)而且以低浓度(5重量％以下)存在于分散的砂粒中)以化学方法进行浓缩、精制而获得的非常昂贵的稀土类元素用作原料。由于一种荧光体粉无法发出白色光，故使用涂布有如下荧光体粉的荧光膜，该荧光体粉是在个别制造发出3色光的荧光体粉后，对该荧光体粉进行机械混合而发出白色光。现有荧光放电灯管(直径为30mm)中所使用的荧光膜单独发出白色光，而且为资源丰富的卤代磷酸钙[3Ca₃(PO₄)₂CaFCl:Sb³⁺:Mn²⁺]荧光体，然而该荧光膜在直径为20mm以下的荧光放电灯管中不会明亮发光，根据此经验法则，并未将卤代磷酸钙荧光体使用在省电型荧光放电灯管。使用稀土类的荧光膜，可使直径为20mm以下的荧光放电灯管，发出比直径为30mm的荧光放电灯管的亮度更亮的光，故而选择该荧光膜。然而，并未有人提出其科学依据。

尤其直径为10mm的直线型荧光放电灯玻璃管经多次折弯，或者呈螺旋状弯曲后收纳于灯泡型玻璃球内的荧光放电灯，被称作省电型荧光放电灯而在市场上进行销售。然而，荧光放电灯管的公布耗电为点亮灯单独的耗电，而并不包含点亮所需的电源电路的耗电。内设金属电极的荧光放电灯管点亮时，若包含电源装置的插座处测定的耗电(电压×电流＝瓦特)在内，则荧光放电灯的实际耗电将是额定耗电的大约2至3倍。标称12瓦特的省电型荧光放电灯的实际耗电为25至35瓦特。标称瓦特数相同而实际耗电因制造厂商不同而变动的原因尚不明确。将降低耗电视为问题，实质上应是将降低该实际耗电视为问题。

电极电压下降：热阴极管(第1代)与冷阴极管(第2代)

当前市场上销售的荧光放电灯管为包含如下部分的单一构造，该构造包含配置在玻璃管内的具有电子放射与电子收集功能的金属电极(阴极及阳极)、作为放电气体的氩(Ar)气体及水银(Hg)滴、以及以适当厚度涂布在管内壁面上的荧光膜。在以该构造为基础的荧光放电灯管中使气体放电，是指因具动能而移动于气体空间中的电子导致的气体原子非弹性碰撞。移动于气体空间中的电子路径中，必然存在阴极前出现的阴极电压下降及阳极前出现的阳极电压下降。对两者加以合计，则放电路径中不参与发光的电力达到气体放电电力的大约一半。若可从荧光放电灯管的放电中消除电压下降，则气体放电所需的电力将减半。在该计算中并未考虑参与点亮的电源装置的耗电。

如上所述，荧光放电灯管的发光中，若不对气体空间供应电子则不会产生发光。作为对处于真空或者低压下的气体空间供应电子的机构，市场中存在有爱迪生(Edison)发现(1884年)的使用热电子放射的热阴极荧光放电灯管(Hot Cathode Fluorescent Lamp，HCFL)(第一代电子供应源)，及因福勒-诺德海姆(Flower-Nordheim)的金属-真空间的穿隧效应发现的电子放射(1928年)而开发出吊钟型金属电极(第二代电子供应源)，使用金属电极的冷阴极荧光放电灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。分开使用时，管径为5mm以下的细荧光放电灯管使用CCFL，而管径为10mm以上的荧光放电灯管则使用HCFL。

荧光放电灯管中的气体放电是在对电极施加交流电场而产生，因此HCFL与CCFL在灯管的放电管两端安装上述电极而使用时，在荧光放电灯管中不存在阴极与阳极的区别，且在荧光放电灯管两端电极会产生相同现象。在限定于交流电的半周期来研究气体放电时，会产生阴极与阳极的区别。对荧光放电灯管的放电现象的研究，大多是研究于交流电的半周期出现的现象。作为其代表性现象的荧光放电灯管中的放电可认为是从阴极放射出的电子，借由阴极与阳极间的电场(单向)而在放电路径中进行单向移动，并与气体原子碰撞而产生气体放电。单向前进的电子遭遇气体原子的机率，是求出存在于荧光放电灯管中的气体原子数而计算出。若求出存在于灯管中的气体原子的莫耳数、阿伏加德罗数、放电管的体积及电子单向移动时的体积，则可计算出单向前进的电子与气体原子碰撞的机率，但该计算尚未进行。若计算机率，则电子遭遇气体原子的机率在1000m的移动中为一个。因荧光放电灯管的长度短于1m，故于荧光放电灯管中阴极-阳极间的单向电场中加速的电子不会与气体原子碰撞，因此气体原子不发光。如此，于对荧光放电灯管的放电机制进行研究方面，犯下了重要基础尚未明确的错误。就电子的移动而言，不应在高频的一周期间进行研究，而是应研究电子在高频电场中以何种方式进行移动

本发明人发现的第三代电子源：完全消除电极电压下降与溅镀

在使用金属电极的荧光放电灯管时，检测出阴极及阳极前出现的电压下降与对电极施加高频频率无关。在研究省电时电压下降成为重要的解决课题，但电压下降从检测出来至今已经过100年以上时间，仍残留着而未能得以解决。放电路径的电压下降的原因在于，因电子放射与电子收集而使金属电极表面与放电空间非电绝缘地相对向的事实，换言之，金属电极表面上存在必然出现的空穴。该事实在本发明人提出申请的PCT/JP2007/70431(专利文献1)及PCT/JP2007/74829(专利文献2)中有着详细记述。若电子放射源与电子收集源不使用非电绝缘地露出于放电空间的金属电极，则阴极与阳极前出现的电压下降将从放电路径中消失。本发明人于上述PCT申请案中，发现一种将电子释出至气体空间中的“第三代电子源”，从而首次成功地消除上述电压下降现象。

第三代电子源可用两种方法制作，且两者效果相同。第一方法是以适当厚度将荧光体粒子涂布在金属内部电极而成的荧光体粒子层绝缘型内部电极。第二方法以如下方法实现，即，在不使用金属内部电极制作的荧光放电灯管中，将外部电极安装于具有荧光膜的部分的玻璃管外壁上，且称作玻璃管绝缘型外部电极或者仅称作外部电极。当然，在与外部电极相对向的玻璃管内面上形成着荧光体粒子层。上述两电极均是金属电极表面与放电空间电绝缘，而本发明中将上述两电极总称为放电空间绝缘型电极。可形成第三代电子源的理由如下所述。来自电极的电场影响下的荧光体粒子会产生电介质极化。经电介质极化的粒子内的电荷的电位高于电极电位。在经电介质极化的粒子前端部分的处于高电位的表面，个别地聚积因放电气体的离子化而产生的自由电子与自由阳离子。即，若电极为正，则荧光体粒子层电介质极化为负正，而正极化电荷的处于高电位的表面聚积上述自由电子。另外，若电极为负，则荧光体粒子层电介质极化为正负，而负极化电荷的处于高电位的表面聚积上述自由阳离子。聚积于个别部位的气体空间中的电子与阳离子分别作为第三代电子源与电子收集源(阳离子源)。

若以高频半周期进行考虑，则在电子源与电子收集源(阳离子源)之间，仅考虑从电子源取出的电子的移动，且认为仅为单向电子移动。事实上从电子源取出的电子，进入形成于电极间的高频电场中，与高频电场共振而一边在放电路径中移动一边与气体原子进行非弹性碰撞(气体原子的激发与离子化)。仅经激发的气体原子会放出光。以往的研究者或技术人员将检测出的光解释为气体放电，因此无法明确区分移动电子非弹性碰撞气体原子而产生的发光与离子化。经非弹性碰撞的电子，瞬间随机于高频电场中改变移动方向，但残留于高频电场中，与高频电场的下一波共振得到加速后再次与其它气体原子进行非弹性碰撞。在电弧柱内，单位时间内每一单位长度中同一电子重复进行5×10⁵次的非弹性碰撞，即一个电子与5×10⁵个气体原子进行非弹性碰撞。到达电子收集源(阳离子源)的电子与阳离子再耦合而还原为气体原子。在该构造的荧光放电灯管中，放电路径上不存在金属电极，因此放电路径上不存在阴极与阳极前出现的电压下降。其结果，可省去荧光放电灯管中因电压下降而浪费使用的电力，故荧光放电灯管的放电电力达到此前的一半。

当荧光放电灯管点亮时，资源节约也是重要因素。资源节约的问题与可点亮时间(寿命)相关。使用第三代电子供应源，可消除决定荧光放电灯管寿命的金属电极的溅镀及残留气体吸附于荧光膜表面。其结果，可获得点亮寿命成为半永久(初始亮度保持2,000,000小时以上)的荧光放电灯管。现有使用金属电极的荧光放电灯管的寿命大约为2000小时。

首先，明确决定现有使用金属内部电极的荧光放电灯管的点亮寿命的因素。当金属电极表面放射电子时，必然地表面耦合电子(电子云)将形成于金属电极表面。固设于金属电极表面的电子云，与对荧光放电灯管施加的高频的存在无关，而是带高负电荷(10⁵V/cm)。质量大的Ar⁺、Hg⁺与经阳离子化的残留气体，在高频电场(10³V/cm)中，其位置无太大移动，但该等阳离子受到电子云的强负电荷引起的静电引力吸引，而高速加速。经加速的阳离子碰撞金属表面的微小面积，而将金属电极的局部加热至金属蒸发的高温。其结果，产生金属电极蒸发(溅镀)。经蒸发的金属原子附着于荧光膜上，因此电极周边的荧光膜随着时间推移产生黑化。阳离子碰撞所导致的金属电极蒸发决定HCFL与CCFL荧光放电灯管的寿命，到达点亮不良时的寿命为2000小时左右。

若使用第三代电子供应源，则即便存在阳离子，因不存在吸引阳离子的电子云，故金属电极的蒸发完全消失，因此寿命达到2,000,000小时以上。

专利文献1：PCT/JP2007/70431号公报(本发明人的在先申请)

专利文献2：PCT/JP2007/74829号公报(本发明人的在先申请)

专利文献3：日本专利特开平6-324384号公报

专利文献4：日本专利特开平8-171353号公报

专利文献5：日本专利特开2000-188008公报

专利文献6：日本专利特开2002-6815公报

非专利文献1：Journal Physics D Applied Physics，32，(1999)，pp513-517

发明内容

发明要解决的技术问题：

以如上方式开发的荧光放电灯管，每个荧光放电灯管的亮度并不充分，难以以舒适照度照明家庭的房间。为了以舒适照度对家庭房间进行照明，而使用多根荧光放电灯时，耗电与灯管根数的增加成比例地增加。若一根荧光放电灯管的标称耗电为40瓦特，则10根同时点亮时，可明确的是耗电成比例地急遽增加至40瓦特×10根＝400瓦特。从该耗电以及亮度的观点考虑，对使用多根荧光放电灯管的现有技术(专利文献3～6)进行研究，并说明各自耗电的不足之处。

日本专利特开平6-324384号公报(专利文献3)中揭示一种照明装置，该照明装置具有前面敞开而后面设置有反射体的外壳、配置于外壳的前面与后面之间的多根U字型荧光放电灯管。上述多个U字管为左右两列平面状配置的荧光放电灯管群，主要优点是于播音室中便于携带，但完全没有耗电记载。仅记载有以高频电源使多根荧光放电灯管点亮，整体耗电＝一根灯管耗电×根数，故不可避免灯管根数增加造成耗电急遽增加。而且，因多根荧光放电灯管为平面配置，几乎不具备保热效果。

日本专利特开平8-171353号公报(专利文献4)中揭示一种电子看板，电子看板是通过透光性看板面设置有文字、图案等，并在其背侧配置多根荧光灯。该电子看板中各荧光灯的发光色不同，诸如白、红、黄、绿、蓝等，且经由适当切换荧光灯而进行点灭控制。图式中揭示着，8根荧光灯呈八边形垂直配置，因交替进行点亮，因此与霓虹灯相比可降低使用荧光灯带来的电力成本。即，为了提高亮度而使8根灯管同时点亮时，意味着耗电为使用1根时的8倍，完全未采取同时点亮时的耗电改善对策。

日本专利特开2000-188008公报(专利文献5)中揭示一种照明器具，该照明器具由具有向下方倾斜的开口的本体、覆盖上述开口的内装于本体中的反射板、及在反射板前方配置于上述开口的呈平面配置的多根荧光灯。记载着将各荧光灯安装于各插槽中，并以两根为单位进行点亮控制。在同时点亮时，因耗电与根数成比例，故作为以两根为单位进行点亮控制的构造，全部同时点亮时的耗电将急剧增加，但该文献完全未对此情况实施对策。

日本专利特开2002-6815公报(专利文献6)中揭示一种液晶显示装置，该液晶显示装置具有多根荧光灯呈平面配置而成的背光，及与背光重叠的LCD(liquid crystal display，液晶显示器)面板。虽然人们期望上述背光将荧光灯依序一根根地点亮来降低耗电，但市场上销售的荧光灯的点亮速度以秒为单位较慢，其结果，导致出现所有荧光灯同时点亮。在所有荧光灯同时点亮时，整体耗电＝一根荧光灯耗电×根数，故不可避免根数增加导致耗电急剧增加。

如上所述，过去也存在配置有多根荧光灯的照明用光源，而所有文献中的耗电，在所有荧光灯同时点亮时为整体耗电＝一根荧光灯耗电×根数，但所有文献均未在相应根数增加而降低耗电的方面进行研发。其结果，仅为一根根地依序进行点亮，使整体耗电受限于一根的耗电，因此该发光亮度仅为一根的发光亮度，仍未解决无法确保亮度增大这一课题。

因此，本发明的目的在于研究即便多根同时点亮时，也使整体耗电＜一根灯管耗电×根数这一关系成立的条件，由此开发出一种集成型荧光放电灯，可使一根荧光放电灯管的耗电(包含点亮电路)显著低于现有，即便同时束状组合多根荧光放电灯管，耗电增加也较少，仅为每一根1瓦特，而仅亮度达到成束组合的根数倍，从而提供一种即便一个集成型荧光放电灯也可以舒适照度对家庭房间进行明亮照明，且寿命为半永久的环境污染少的集成型荧光放电灯。

解决技术问题的手段：

本发明是为解决上述课题而完成的，本发明第1形态的集成型荧光放电灯，至少具备使内面形成有发光用荧光膜的多根荧光放电灯管的管轴平行呈束状配置的荧光放电灯管群、使相邻的荧光放电灯管彼此离开既定间隔的间隔件、将该荧光放电灯管群各自的电极电性并联的两端的并联部，该荧光放电灯管两端的电极，由与内部放电空间电绝缘的放电空间绝缘型电极构成，对两端的该并联部施加高频电压时，存在于该荧光放电灯管内部的放电气体电离成电子与阳离子，在该放电空间绝缘型电极附近形成第三代电子源(也简称为电子源)及阳离子源，来自该第三代电子源的电子于向该阳离子源前进的过程中与放电气体碰撞产生发光，且使该荧光放电灯管群同时点亮。

本发明第2形态的集成型荧光放电灯，在上述第1形态中，将该荧光放电灯管群内插，并将阻断对外散热的保热管配置于最外周，且视需要设置将该保热管的两端或一端的开口部封闭的保热端部。

本发明第3形态的集成型荧光放电灯，在上述第1或第2形态中，该荧光放电灯管的该放电空间绝缘型电极，由配置于该荧光放电灯管外部的外部电极构成，经由该外部配置使该外部电极与内部的该放电空间电绝缘，在与该外部电极相对向的该荧光放电灯管的内面形成荧光体粒子层。

本发明第4形态的集成型荧光放电灯，在上述第1或第2形态中，该荧光放电灯管的该放电空间绝缘型电极，由配置于该荧光放电灯管内部的内部电极与涂覆于该内部电极表面的荧光体粒子层构成，经由该荧光体粒子层的电绝缘性使该内部电极与该放电空间电绝缘。

本发明第5形态的集成型荧光放电灯，在上述第1或第2形态中，该荧光放电灯管群，由中心管与配置于该中心管外周的外周管层构成，该外周管层配置为一层以上。

本发明第6形态的集成型荧光放电灯，在上述第5形态中，该中心管与该外周管，设定为沿径向方向朝外，管径逐渐变小。

本发明第7形态的集成型荧光放电灯，在上述第1或第2形态中，该集成型荧光放电灯的耗电，满足所有根数荧光放电灯耗电＜一根荧光放电灯耗电×根数的不等式。

本发明第8形态的集成型荧光放电灯，在上述第1～7的任一形态中，构成该荧光放电灯管群的该荧光放电灯管的直径为10mm以下。

本发明第9形态的集成型荧光放电灯，在上述第1～8的任一形态中，该集成型荧光放电灯的外直径为20mm～60mm的范围，该集成型荧光放电灯的长度为10cm～300cm的范围。

本发明第10形态的集成型荧光放电灯，在上述第1～9的任一形态中，该荧光放电灯管具有直径为10mm以下且长度为200mm以下的形状，该集成型荧光放电灯配置于具有灯头的基板上，在形成于该基板与该灯头之间的电源储存库储存驱动用电源，整体形状形成为灯泡型，将该灯头以可拆装的方式安装于灯泡型插槽中以进行点亮。

本发明第11形态的集成型荧光放电灯，在上述第3形态中，再生使用寿命已尽的具有内部电极的荧光放电灯管作为该荧光放电灯管，在该具有内部电极的荧光放电灯管设置该外部电极。

本发明第12形态的集成型荧光放电灯，在上述第1～10的任一形态中，在该荧光膜的表面，沿管轴方向交互分散配置PL荧光体粒子与CL荧光体粒子。

本发明第13形态的集成型荧光放电灯，在上述第12形态中，该荧光膜由PL荧光体粉与CL荧光体粉的混合粉形成。

本发明第14形态的集成型荧光放电灯，在上述第13形态中，该荧光膜由卤代磷酸钙PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成。

本发明第15形态的集成型荧光放电灯，在上述第13形态中，该荧光膜由稀土类PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成。

发明效果

根据本发明的第1形态，由于该集成型荧光放电灯具备使内面形成有发光用荧光膜的多根荧光放电灯管的管轴平行呈束状配置的荧光放电灯管群、及使相邻的荧光放电灯管彼此离开既定间隔的间隔件，因此，各荧光放电灯管产生的热彼此使荧光放电灯管保热，通过该保热效果，而成功地使荧光亮度显著地增大。如此的保热效果，以往以来所存在的平面配置的荧光放电灯管中并不具有，但可经由本发明的束状配置而首次实现。而且可经由保热效果，将各荧光放电灯管内持久保持于40℃～45℃的最佳温度，故可将管内的水银气体的蒸汽压力保持正常，从而可将荧光放电灯管维持于最佳发光条件，由此可实现高亮度发光。以往，在使用一根荧光放电灯管时，因从管表面促进对外部气体的散热，从而导致管内温度下降，故使得水银蒸汽压下降，因此必然出现亮度下降。而且，使用金属内部电极的荧光放电灯管的耗电极高，导致出现耗电增大的结果。可经由本发明的束状配置多根荧光放电灯管，来提高保热效果，以此实现高亮度发光。同时，即便所有根数荧光放电灯管同时点亮，也可达成上述耗电的降低，彻底解决耗电问题而实现同时达成省电与高亮度发光的划时代的集成型荧光放电灯。经由上述间隔件，使相邻的荧光放电灯管彼此离开既定间隔，故可使放射光从荧光放电灯管彼此之间隙向外部射出，该等因素相结合可进行更高亮度的发光。通过上述间隔件而形成的荧光管彼此之间隙大小，可取决于荧光放电灯管以及集成型荧光放电灯的尺寸而自由调节大小，而在通常情况下，1mm～2cm的范围可获得最佳的保热效果以及放射光射出效果。

而且，上述荧光放电灯管两端的电极，由与内部放电空间电绝缘的放电空间绝缘型电极构成，所以电子完全不会自金属电极注入到放电空间内，也不存在因电子注入而导致的电极电压下降，因此可成功地消除因电极电压下降而导致的多余的耗电。另外，因不存在上述电子注入，所以也不会出现阳离子与金属电极碰撞而产生的溅镀现象，因此可消除电极损耗，成功实现荧光放电灯管的长寿命化。

驱动放电发光的电子，经由施加高频电压引起的放电气体电离而生成，经生成的电子与阳离子于上述放电空间绝缘型电极附近借由静电力而聚积，成为第三代电子源(也简称作电子源)以及阳离子源。本发明人将该电子源称作第三代电子源，电子于从上述第三代电子源向上述阳离子源前进的过程中与放电气体碰撞而发光，电子与阳离子碰撞后还原为电性中性放电气体。而且再次重复经由高频电压而电离、发光，并还原为中性气体化的循环。

尤其，在荧光放电灯管的放电空间绝缘型电极连接高频电源时，在电源电路的输入侧检测的电流，是在荧光放电灯管内形成高频电场所需的电流，电流的大小与放电灯管的管径或放电灯管的长度无关，检测电流的值仅取决于荧光膜的物性，该值在0.1A至1A的范围内会因荧光膜的物性而改变。形成高频电场的电力，与荧光放电灯管的亮度无关，而是决定荧光放电灯管的耗电。与荧光放电灯管发光相关的电子是自第三代电子源取出至高频电场中的电子，其量最大为1mA，且为形成高频电场所需的电流(1A)的千分之一以下，故可忽略其对荧光放电灯管耗电的影响。现有荧光放电灯管的亮度，取决于保热效果，与荧光放电灯管的耗电的关系较小。发明人等通过将现有常识从基础进行修正所获得的新发现，而可提供使耗电最小限度降低的荧光放电灯。

另外，可通过使用放电空间绝缘型电极，制作由同一荧光膜制成的多根荧光放电灯管呈束状配置的荧光放电灯管群，在束状配置的各荧光放电灯管中形成高频电场时，荧光放电灯管群的所有灯管中形成高频电场的电力显著减少。即，发现在荧光放电灯束状配置并集成时，荧光放电灯点亮所需的耗电显著减少的事实。进一步详细而言，在安装有放电空间绝缘型电极的1根荧光放电灯管的电极连接着高频电源，在上述荧光放电灯管内形成高频电场时，则1根荧光放电灯管的耗电为w瓦特。当上述荧光放电灯管附近束状配置有多根(n)由同种荧光膜制作的荧光放电灯管时，束状配置(集成型)的所有荧光放电灯管内会感应相同强度的高频电场。发现所有集成型荧光放电灯管中形成高频电场所需的耗电W，在实验时所使用的荧光放电灯管中为1根荧光放电灯管的供应电力每一根累加上1瓦特而成的合计电力。即，并非W＝nw而是W＝n+w，整体耗电＜一根灯管耗电×根数的关系成立，故而集成型荧光放电灯以低耗电点亮。W＝n+w的关系的成立，与荧光放电灯管的管径及荧光放电灯管的管长度无关。

将电子自第三代电子源注入至集成型荧光放电灯的各放电灯管的高频电场，并通过注入电子而使填充气体发光时，在荧光膜由电子束发光荧光体粒子与光发光荧光体粒子的排列而制成时，集成荧光放电灯的亮度，将成为安装有放电空间绝缘型电极的荧光放电灯管的1根亮度的集成根数倍。因此可获得以明显低的耗电(W＝n+w)实现高亮度的集成型荧光放电灯。在荧光膜仅由光发光荧光体制成时，以及所使用的荧光体粒子表面受到电绝缘体的微细粒子污染时，集成荧光放电灯的亮度达不到集成根数倍。

根据本发明的第2形态，将该荧光放电灯管群内插，并将阻断对外散热的保热管配置于最外周，因此通过保热管而阻断对周围空间散热，促进隔热效果，使荧光放电灯管内部的保热效果增大，从而成功地实现亮度增大化。而且，也成功地实现通过放电空间绝缘型电极而使耗电量锐减。作为保热管，玻璃管为最佳，也可为透明塑胶管，可适当地利用满足光透射性与隔热性这两种性质的材料。

视需要也可提供设置有将上述保热管的两端或者一端的开口部封闭的保热端部的集成型荧光放电灯。在仅有上述保热管的情形，仍存在自上下开口部散热，但通过用保热端部封闭一端开口部或者两端开口部，便可使隔热效果增加，从而实现亮度增大与耗电量进一步降低。作为保热端部的材料，也可为玻璃或透明塑胶，无需保热端部的光透射性时，可利用具有隔热性的作为非光透射性材料的着色塑胶、陶瓷及其它材料。

进一步加以说明，所提供的荧光放电灯管的亮度取决于照射至荧光膜的紫外线量。在荧光放电灯管内放射紫外线者为水银蒸汽。荧光放电灯管内的水银蒸汽量，取决于放电气体温度，最佳温度为40℃至45℃的温度范围。荧光放电灯管通常设置于室内进行点亮，故荧光放电灯管的外壁与房间的冷空气(22℃)接触，因此在荧光放电灯管的周边会产生热空气与冷空气引起的对流，使荧光放电灯管得以冷却。为了将经冷却的荧光放电灯管内的气体的平衡温度保持于作为最佳水银蒸汽压的40℃至45℃的温度范围内，荧光放电灯管内的放电气体内需要高温热源。放电气体内的热源是利用电子非弹性碰撞所导致的气体离子化，而使原子向真空空间释出电子时，经由熵变化而产生的热。经由离子化将气体加热至高温时会浪费能量。为了防止因空气冷却而导致能量浪费，使荧光放电灯管不直接与空气接触即可。本形态的保热管正是为了实现上述目的而设置的。

根据本发明的第3形态，上述荧光放电灯管的上述放电空间绝缘型电极，由配置于上述荧光放电灯管外部的外部电极构成，因此上述外部电极是通过玻璃管与内部放电空间电绝缘，故可经由完全消除电极电压下降而消除多余的耗电。另外，完全不存在来自电极的电子注入，故也可完全消除因溅镀而导致电极损耗，从而可实现长寿命化。再者，于与上述外部电极相对向的上述荧光放电灯管的内面形成有荧光体粒子层，因此可通过上述荧光体粒子层的电介质极化，而在上述荧光体粒子层附近确实地形成第三代电子源与阳离子源。外部电极的构造有线圈方式、环形方式、接点方式、小面积方式等各种方式，在线圈方式、环形方式中，通过使用被覆电线而使导线间的微细放电消失，消除发热，从而实现进一步的低电力化。尤其，因外部电极方式，而显著呈现出上述第1形态中所述的电力降低效果，因此可实现耗电降低(省电效果)。

根据本发明的第4形态，上述荧光放电灯管的上述放电空间绝缘型电极，由配置于上述荧光放电灯管内部的内部电极及涂覆于上述内部电极表面的荧光体粒子层构成，故经由上述荧光体粒子层的电绝缘性而使上述内部电极与上述放电空间电绝缘。是以从而，因电极电压下降消失而消除多余耗电，来自电极的电子注入完全消失，故溅镀造成的电极损耗也完全消除，因此可实现长寿命化。同时，可通过上述荧光体粒子层的电介质极化，确实地在上述荧光体粒子层附近形成第三代电子源与阳离子源。

根据本发明的第5形态，上述荧光放电灯管群由中心管及配置于上述中心管外周的外周管层构成，因此可在中心管与多个外周管之间，以及外周管彼此之间增进保热效果。在上述外周管层为一层的情形，可进而多层化为二层、三层，借由多层化而使发光强度及保热效果进一步增大。中心管及外周管均为荧光放电灯管，外周管大多由3根以上的荧光放电灯管构成。

根据本发明的第6形态，上述中心管与上述外周管，设定为沿直径方向向外管径变小，因此可自由调整集成型荧光放电灯的整体尺寸。也可沿着不断向外而依序制成大径中心管、中径外周管、小径外周管。

根据本发明的第7形态，可提供一种上述集成型荧光放电灯的耗电满足所有根数荧光放电灯管耗电＜一根荧光放电灯管耗电×根数的不等式的集成型荧光放电灯。现有使用多根荧光放电灯管的照明装置中，荧光放电灯管相互不干扰而是作为独立荧光管发挥作用，因此完全不存在保热效果，所有根数荧光放电灯管耗电(W)＝一根荧光放电灯管耗电(w)×根数(n)的电力式大致成立。然而，在本发明中，通过使用第三代电子源，而使所有荧光放电灯管根数耗电(W)＜一根荧光放电灯管耗电(w)×根数(n)的不等式成立。具体而言，根据后述的实施例可知，在荧光放电灯管一根耗电4.5(瓦特)且为n根的情形，现有方式为W＝4.5×n(瓦特)，而本发明实施例中则为W＝(3.5+n)(瓦特)。即，在本发明中，最初的一根为3.5+1＝4.5(瓦特)，而第2根以后则为每一根1(瓦特)进行计算。这是实施例的情形时的特殊例，作为一般近似式可用W＝a+b×n来表示，上述实施例中相当于a＝3.5，b＝1。参数a、b的数值，可根据间隔件或荧光放电灯管或集成型荧光放电灯的尺寸而进行各种变化，该变化取决于集成型荧光放电灯的保热特性。然而，只要本发明具备保热效果，则W＜w×n必定成立，故该耗电差必然能够使耗电量降低。

根据本发明的第8形态，可提供一种构成上述荧光放电灯管群的上述荧光放电灯管直径为10mm以下的集成型荧光放电灯。于本发明中，由于使用第三代电子源，故可自由调整荧光放电灯管的直径，因此完全不存在以往的限制，即HCFL方式中直径为10mm以上，CCFL方式中直径为10mm以下。因此，本发明中也可制作细管或微细管，使用直径为10mm以下的细管或微细管则可制造小尺寸的小型集成型荧光放电灯。

根据本发明的第9形态，可提供一种上述集成型荧光放电灯的外直径为20mm～60mm范围，且上述集成型荧光放电灯的长度为10cm～300cm范围的集成型荧光放电灯。如上述，在本发明中，由于使用第三代电子源，故可自由调整荧光放电灯管的直径，又可自由改变荧光放电灯管的长度。因此，可制造外直径为20mm～60mm范围，且长度为10cm～300cm范围内的小尺寸～大尺寸的集成型荧光放电灯。

根据本发明的第10形态，因上述荧光放电灯管具有直径为10mm以下且长度为200mm以下的形状，故可构成通常的灯泡型荧光放电灯。灯泡直径取决于荧光放电灯管的根数。而且，上述集成型荧光放电灯配置于具有灯头的基板上，上述基板与上述灯头之间所形成的电源储存库中储存驱动用电源，整体形状形成为灯泡型，将该灯头以可拆装的方式安装于灯泡型插槽中以进行点亮，因此可提供高亮度低电力的灯泡形状集成型荧光放电灯，从而可作为一般家庭用或营业用的灯泡而得到普及。

根据本发明的第11形态，可再生使用寿命已尽的具有内部电极的荧光放电灯管，作为上述荧光放电灯管，故可提供一种于具有上述内部电极的荧光放电灯管中设置有上述外部电极的集成型荧光放电灯。现有寿命已尽的具有内部电极的荧光放电灯管，大多是因溅镀而使内部电极损耗者，此时放电气体依旧存在而并未泄漏。本发明的外部电极方式中，若在放电空间中存在放电气体则可作为荧光管进行驱动。因此，本发明人等首次发现，若在寿命已尽的具有内部电极的荧光放电灯管外周设置外部电极，则可出色地作为荧光管而再生使用。日本以及全世界废弃的荧光管根数不计其数，若将该等荧光管用于本发明，则可提供一种价格极低、且环保节省资源的集成型荧光放电灯。

根据本发明的第12形态，可提供一种在上述荧光膜的表面，沿管轴方向交互分散配置有PL荧光体粒子与CL荧光体粒子的集成型荧光放电灯。由于沿玻璃管轴方向，交互分散配置PL荧光体粒子与CL荧光体粒子，故可实现能够快速点亮及使玻璃管整个区域发光的荧光放电灯管。作为带负电荷的荧光体粒子，存在光发光荧光体(PL荧光体)。光发光荧光体的粒子内部存在的杂质中掺杂有电子，并因该掺杂的电子而形成内部持续极化(PersistentInternal Polarization，PIP)，内部持续极化的电子出现于荧光膜表面上而构成上述负电荷。通过CL荧光膜表面的表面传导而使自上述电子源取出的电子得到加速，上述加速电子的轨道因荧光膜上的带负电荷的PL荧光体粒子而向气体空间偏折，从而可实现使荧光放电灯管的气体瞬间点亮放电的荧光放电灯管。因此，若在需要加速电子偏折的位置处配置光发光荧光体，则该位置的光发光荧光体的负电荷，将对上述加速电子产生偏折作用。通过选择荧光体，而可调整上述负电荷的大小，从而使荧光膜上的表面传导电子与放电气体的碰撞加速，而使放电空间内快速点亮，因此荧光放电灯管中不会出现以往存在的延迟点亮。

在不带负电荷的荧光体粒子中，含有电子束发光荧光体(CL荧光体)。尤其，低电压电子束发光荧光体具有表面污染少、负电荷不带电的性质，且具有不充电特性。提供一种在上述荧光膜表面交互配置不带负电荷的荧光体粒子(CL荧光体)与带负电荷的荧光体粒子(PL荧光体)，并在上述荧光膜表面的多个部位利用上述带负电荷的荧光体粒子，使上述加速电子向气体空间侧偏折以快速点亮且整个表面发光的高效荧光放电灯管。在本形态中，在不带负电荷的荧光体区域中不产生库仑作用力，因此在荧光膜中进行表面传导的电子会得到加速。另一方面，在带负电荷的荧光体区域中，加速电子因库仑作用力而向放电空间偏折，强制性使放电气体放电，使得放电灯管快速点亮。而且，在本形态中，多个负电荷区域散在电子的表面传导方向上，故在放电灯管的多个区域中产生放电，从而可使放电灯管整体发出亮光。换言之，使上述多个负电荷性荧光体粒子沿着加速电子的行进方向散在荧光膜上时，会因加速电子与负电荷的库仑作用力，而在多个负电荷位置上强制性使加速电子向放电空间中偏折，通过加速电子与放电气体在多个区域中进行全空间方位的碰撞，而使放电空间的整个区域中产生放电，从而可实现同时达成快速点亮与整个空间点亮的放电灯管。

根据本发明的第13形态，可提供一种上述荧光膜由PL荧光体粉与CL荧光体粉的混合粉形成的集成型荧光放电灯。将PL荧光体粉与CL荧光体粉加以混合后，将该混合粉涂布于荧光放电灯管内面而形成荧光膜，则在荧光膜表面上，会交互出现PL荧光体粒子与CL荧光体粒子。PL荧光体粒子带负电荷，而CL荧光体粒子不带负电荷，故上述第12形态中说明的荧光膜上露出PL荧光体粒子的无数个点上电子轨道向放电空间侧产生库仑偏折，从而实现快速点亮与整个表面点亮。

根据本发明的第14形态，可提供一种上述荧光膜由卤代磷酸钙PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成的集成型荧光放电灯。使用卤代磷酸钙PL荧光体粉与电子束照射下进行发光的CL荧光体粉的混合粉，则具有可降低荧光放电灯管的制造成本的效果。即，卤代磷酸钙PL荧光体中未使用克拉克值低的稀少的稀土类元素，可降低荧光体成本。而且，由表面带负电荷的卤代磷酸钙PL荧光体粉与表面不带负电荷的CL荧光体粉的混合粉形成荧光膜，则必然会于玻璃管轴方向的荧光膜表面上交互分散存在着无数个PL荧光体粒子与CL荧光体粒子。于无数个PL荧光体粒子的位置上借由其负电荷而使传导电子偏折产生发光，该区域为荧光膜的整个表面，因此可实现快速点亮与整个表面发光。若使用价廉的ZnO荧光体粉作为CL荧光体粉，则可使价格进一步低廉。

根据本发明的第15形态，可提供一种上述荧光膜由稀土类PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成的集成型荧光放电灯。由于上述荧光膜由稀土类PL荧光体粉与CL荧光体粉的混合粉形成，故具有可降低使用稀土类荧光膜的荧光放电灯管的制造成本的效果。稀土类PL荧光体粉是表面带负电荷的高性能的PL荧光体粉，但随着近年来稀土类元素物质价格急遽上涨，导致使用稀土类荧光膜的荧光放电灯管的制造成本不断上升。因此，使用价格稳定较低的CL荧光体的ZnO荧光体，作为本形态的CL荧光体粉，则可实现混合荧光体粉的制造成本降低。尤其，ZnO荧光体具有如下特性，即自受到紫外线激发直至发光为止的衰减时间常数极小，故而可实现高速发光，且即便用30V以下的低电压也可进行明亮的CL发光。而且，若由表面带负电荷的稀土类PL荧光体粉与表面不带负电荷的ZnO荧光体粉的混合粉形成荧光膜，则必然会于玻璃管轴方向的荧光膜表面上交互分散存在着无数个PL荧光体粒子与CL荧光体粒子。于无数个PL荧光体粒子的位置上借由该负电荷而使传导电子偏折进行发光，该区域为荧光膜的整个表面，因此可实现快速点亮及整个表面发光。

本发明的更详细说明：检测电流与点亮的关系

本发明人等发现，对第三代电子源的荧光放电灯管的电极施加高频电源时，于电源电路的输入侧检测出的电流中存在如下两种电流，即不参与发光的形成高频电场的电流，及由电子源供应的参与气体原子发光的电子电流。形成高频电场所需的电流的大小，系使气体原子发光所需的电子电流大小的千倍以上即1A左右。因此，发现形成高频电场的电流无助于荧光放电灯的发光，而是仅决定荧光放电灯管点亮时的耗电。气体放电是来自电子源的电子因与高频电场共振而于气体空间中进行移动引起者，该电子电流的电流量较小(1mA以下)，不会影响到荧光放电灯管点亮时所需的实际电力。上述发现于如下方面为重要事项，即，使荧光放电灯管的整体功能最佳化，开发出一种水准前所未有的省电且高亮度的荧光放电灯管。

再者，发现如下现象。一个荧光放电灯管中形成的高频电场，若将多个同种荧光放电灯管置于上述荧光放电灯管周边，则也使配置于周边的荧光放电灯管内感应高频电场，但流动于与最初的荧光放电灯管的电极连接的电源电路中的电流值，因配置于周边的荧光放电灯管数而略微增加。仅使荧光放电灯管具有高频电场，则荧光放电灯管不会发光。为了使荧光放电灯管发光，必须对高频电场中注入电子。对可将电子注入高频电场中的条件进行研究。

外部电极荧光放电灯管中，来自第三代电子源的电子能否注入至荧光放电灯管内形成的高频电场中，会因上述电极荧光放电灯管中形成的高频电场强弱而显著变化。利用电源电路输入侧检测出的电流的监测器来对上述电极荧光放电灯管中所形成的高频电场的强弱进行研究。当对外部电极施加高频电位时，于电源电路中检测出的电流因荧光膜的污染(带电)状态而显著变化。当构成荧光膜的荧光体粒子表面受到电绝缘物的微细粒子的严重污染，则电源中检测出的电流为1A左右。当荧光体粒子表面未受到电绝缘物的污染，则检测电流达到最小，即减少至0.1A左右。检测电流为0.7A以上的荧光放电灯管难以点亮。即当检测电流为0.7A以上，则来自第三代电子源的电子将无法注入至高频电场中。而当检测电流为0.5A以下，则可易于将电子注入至荧光放电灯管中所形成的高频电场中。其结果，上述外部电极型荧光放电灯点亮管点亮。

当检测电流为0.5A以下的外部电极荧光放电灯管的电极并联时，则容许电子自第三代电子供应源注入至并联的外部电极荧光放电灯管的高频电场中。经注入的电子与气体原子进行非弹性碰撞而使气体放电，故并联的所有荧光放电灯管的荧光膜可以均匀亮度发光。即，并联的多个外部电极型荧光放电灯管点亮所需的耗电，与使外部电极型荧光放电灯管单独点亮的情形相比仅略微增加，而仅发光强度与并联的荧光放电灯管数成比例地增加。若检测电流为0.5A以下的外部电极型荧光放电灯管的电极并联，则可实现大型省电型荧光放电灯。于此存在必须注意的事项。市场上销售的荧光放电灯管大多即便改变成外部电极荧光放电灯管，检测电流也为0.7A以上，因此无法将电子自第三代电子供应源注入至经改变的荧光放电灯管中的高频电场。其结果，即便使经改变的荧光放电灯管与检测电流为0.5A以下的荧光放电灯并联，经改变的荧光放电灯管也不会发光。作为参考，即便将外形为30mm的市售的荧光放电灯管改变为外部电极型荧光放电灯管，并将外部电极并联，经改变的荧光放电灯管也不会发光。

将来自第三代电子源的电子注入至高频电场中的最佳条件较复杂。当荧光体粒子表面完全未受到电绝缘物污染时，注入至高频电场中的电子将选择性地进行荧光膜的表面传导，并于到达阳离子源后消失。其结果，表面传导电子未与气体原子产生碰撞，因此荧光放电灯管不进行发光。而荧光体粒子表面受到电绝缘物严重污染时，来自第三代电子源的电子受到来自污染物的带电电荷的负电场的库仑作用力，并不进入气体空间中，因此不会产生发光。仅于由粒子表面受到适当污染的荧光体粒子与未受到污染的粒子的混合粉制作荧光膜时，电子侵入气体空间后得到加速，且于荧光体粒子表面带电的负电荷处电子轨道向气体空间偏折，从而与气体原子进行非弹性碰撞。其结果，荧光放电灯进行发光。经非弹性碰撞的电子虽轨道散乱但仍滞留在处于高频电场的放电路径中，并借由下一波的高频电场而使轨道得到修正，加速与其它气体原子进行非弹性碰撞。借由如此重复而形成荧光放电灯管中的电弧柱。

上述荧光膜的复杂特性，可用如下方法进行控制。于荧光放电灯管的荧光膜由低电压电子束发光(CL)荧光体与光发光(PL)荧光体混合而制作时，来自第三代电子源的电子可易于侵入荧光膜上，故并联接合的所有荧光放电灯管以同一亮度发光。荧光放电灯管中形成高频电场所需的电源电路的检测电流为0.5A以下。利用该发现，若隔开适当间隙呈束状集成多根外部电极荧光放电灯管，则仅略微改变流动于电源电路中的电流值，便可仅使集成荧光放电灯的亮度与捆束的荧光放电灯管数成比例地增加。荧光膜具有白色体色，对荧光膜发出的可见光不具吸光性，因此，如果捆束的荧光放电管设有间隙，则置于内部的荧光放电灯管的荧光膜所发出的光将全部向外部释放。仅使一个荧光放电灯管的耗电略微增加便可使多个荧光放电灯管发光，故可开发出因集成而以小电力进行高亮度发光的集成型荧光放电灯管。即，10根荧光放电灯管集成制作而成的集成型荧光放电灯的耗电为点亮10根荧光放电灯管所需电力的五分之一，仅亮度达到10倍。

不仅如此。当将新的外部电极设置于因使用金属电极而寿命已尽的荧光放电灯管的外壁时，寿命已尽的荧光放电灯管可再次点亮。就寿命已尽的荧光放电灯管而言，当将外部电极设置于放电灯玻璃管端时，可完全再生使用，并可以与新制造的外部电极荧光放电灯管相同的亮度进行发光。而且，将荧光放电灯管内影响寿命的因素全部除去后，其结果为外部电极荧光放电灯管的寿命成为半永久性，使荧光放电灯管的资源回收周期变得非常长。如此使用第三代电子源，不仅可使荧光放电灯管省电，而且对节约资源做出重大贡献。

附图说明

图1是捆束同一管径的7根荧光放电灯管的本发明的集成型荧光放电灯的整体构成图。

图2是图1所示的集成型荧光放电灯的概略截面图。

图3是图1的集成型荧光放电灯所使用的外部电极型荧光放电灯管的截面构成图。

图4是图3的外部电极型荧光放电灯管中第三代电子源与阳离子源的动作说明图。

图5是图1的集成型荧光放电灯所使用的表面绝缘内部电极型荧光放电灯管的截面构成图。

图6是图5的表面绝缘内部电极型荧光放电灯管中第三代电子源与阳离子源的动作说明图。

图7是本发明的集成型荧光放电灯的耗电与荧光放电灯管根数的关系图。

图8是本发明的集成型荧光放电灯的亮度与荧光放电灯管根数的关系图。

图9是由大径中心管与中径外周管构成的双层构造集成型荧光放电灯的截面构成图。

图10是由大径中心管、中径外周管、及小径外周管构成的三层构造集成型荧光放电灯的截面构成图。

图11是可对灯泡插槽进行拆装的灯泡式集成型荧光放电灯的整体构成图。

图12是图11的灯泡式集成型荧光放电灯的概略截面图。

图13是将设置有外部电极(卷绕着树脂被覆细铜线)的新品40瓦特荧光放电灯管(上部2根)与自垃圾清理场回收的寿命已尽的同种40瓦特荧光放电灯管(下部2根)并联点亮时的点亮图。

图14是对本发明中导入至荧光膜表面的电子动作因荧光膜的带电状态而改变的情况进行说明的示意图。

图15是表示本发明中由低电压电子束发光CL荧光体粉与光发光PL荧光体粉的混合粉制成的最佳荧光膜状态的示意图。

主要元件符号说明

1        集成型荧光放电灯

2        荧光放电灯管

2a       外部电极型荧光放电灯管

2b       表面绝缘内部电极型荧光放电灯管

3        放电空间绝缘型电极

3a       外部电极

3b       表面绝缘内部电极

3c       内部电极

4        放电空间绝缘型电极

4a       外部电极

4b       表面绝缘内部电极

4c       内部电极

5     间隔件

6     高频电源

7     配线

7a    并联部

8     配线

8a    并联部

9     保热管

9a    保热端部

10    玻璃管

11    荧光膜

11a   荧光体粒子层

12    放电空间

13    电子轨道

14    大径荧光放电灯管

15    中径荧光放电灯管

16    小径荧光放电灯管

17    电极基板

18    树脂制基板

19    高频电源储存库

20    灯头

21    灯头突起

24    具PIP的荧光膜(PL荧光体膜)

25    不具PIP的荧光膜(CL荧光体膜)

26    PIP(PIP负电荷或者PIP囊)

A     电子源(第三代电子源)

B     阳离子源

CCFL    冷阴极荧光放电灯管

CL      电子束发光(Cathode Luminescence)

e       电子(释出电子)

FL      荧光放电灯

HCFL    热阴极电极

LCD     液晶显示器

PIP     永久性内部极化

PL      光发光(Photo Luminescence)

SBE     表面耦合电子(surface-bound-electrons)

UV      紫外线

具体实施方式

将多根使用同一直径玻璃管的荧光放电灯管重合捆束，则可获得集成有捆束荧光放电灯管的荧光放电灯。可自经集成的荧光放电灯获得倍数为集成根数的明亮发光。如现有例所示，使用内设有金属电极(即，非表面绝缘内部电极)的荧光放电灯管时，对经集成的各个荧光放电管分别连接驱动电源，因此耗电以集成放电灯管的倍数增加。此情况与使荧光放电灯管个别发光的情形相同，并未获得任何优点。另外，即使并联，也需要自金属阴极取出电子的高电力，故需要较大的点亮电路，因此缺乏实用性。

本发明人等发现，将使用第三代电子源的荧光放电灯管加以利用后，则情况将有所不同。将多根使用着第三代电子源的荧光放电灯管捆束，且将电极加以并联而成的集成荧光放电灯，点亮所需的电力仅略微增加点亮1个灯所需的电力，便可使发光亮度随着集成荧光放电灯管数而显著增加。

第三代电子源可用以下所述的两种方法制作。第一方法：与通常的荧光放电灯管相同，使用金属电极，但用平均直径为数微米的绝缘体粉末覆盖金属电极的整个表面。实用化荧光体粒子因发光中心占据非对称晶格点，而且平均粒径为数微米，故其系适合于作为覆盖金属电极的粉体的绝缘体粉末。然而，并非禁止使用其它绝缘体粉末。本发明中使用平均粒径为数微米的绝缘体粉末，而获得最大的效果。因使用薄膜或单晶体的绝缘体时效果差，故而将该等排除在外。由上述构造构成的荧光放电灯管由第三代电子源供应参与放电的电子。第二种方法：制作不使用金属电极的荧光放电灯管。此时，涂布于管内壁面的荧光膜，必须涂布至管端为止。放电所需的电极是安装于放电灯的玻璃管端的外壁面。由该构造构成的荧光放电灯管中，第三代电子源参与放电。为了便于理解说明，以下发明的详细说明中，使用以第二方法制作的荧光放电灯管，将该荧光放电灯管称作“外部电极型荧光放电灯管”，但发明效果并不排除使用由电绝缘体粉覆盖的金属电极的荧光放电灯管，可制成同质的集成荧光放电灯。

使用内设有第三代电子源的外部电极荧光放电灯管的特征之一在于，点亮放电灯的电源电路的小型化。点亮电源电路可实现小型化的第一个理由为无需自金属阴极电极取出电子所需的高电压电路。第二个理由为因注入至荧光膜中的电子易于进行气体放电，故不存在现有荧光放电灯管难以点亮的情形，无需对点亮所需的大型且耗电大的气体放电的点亮电路上下功夫。第三个理由为自第三代电子源注入至高频电场中的电子流为1mA以下，因此可使用小型集成电路。流动于电源电路中的最大电流为荧光放电灯管中形成高频电场所需的电力，且限定为1.0A以下，因此电源电路的容量变小。对该等加以综合，则外部电极荧光放电灯的电源电路，大幅缩小使用金属电极的现有荧光放电灯(直径为20mm)的点亮电路的容量，达到五分之一以下。

当对使用第三代电子源的荧光放电灯管的电极施加高频电源(30kHz以上，数kVp)的电压时，因构成荧光膜的荧光体粒子表面的污染状态而变化的电流将流动于电源电路。于直管型荧光放电灯管中容易形成高频电场，但于曲管型荧光放电灯管中高频电场则容易受到曲管部位阻碍，有时无法到达整个灯管中。然而，于整个灯管中形成高频电场的曲管型荧光放电灯管也包含于本发明中。根据该理由，于本发明以下说明中，使用直管型荧光放电灯管。当荧光体粒子表面受到严重污染时，即便因形成高频电场而产生的较大电流流动于电源电路中，外部电极荧光放电灯也不会点亮。表现出如下事实，即因外部电极荧光放电灯管内形成高频电场而流动于电源电路中的电流不会直接参与荧光放电灯管的气体放电。

在所使用的荧光体粒子表面受到电绝缘物的污染的情形中，电绝缘物通常带电。因污染荧光体粒子表面的物质的带电而产生的负电荷也于气体空间中扩散。由于自第三代电子源取出的电子的动能接近零，因此动能小的电子因污染物质的带电负电荷而受到库仑作用力，无法进入气体空间，使得荧光放电灯管不进行放电。瞬间采用现有放电气体点亮方式(瞬间施加高电压)，则污染物质的带电会消失一部分，因此第三代电子源的电子能够侵入至气体放电路径中，故可观察到气体放电，但其强度弱，放电会随着时间而消失。即便出现气体放电，因形成高频电场而流动于电源电路中的电流也不会改变。表现出如下事实，对外部电极荧光放电灯施加高频时流动的电源电流远大于气体放电所需的电子流。该电源电流(即点亮电路的电力)，成为图7中以各个FL(荧光灯)所示的曲线，且因构成荧光膜的荧光体粒子特性不同而显著变化。即，1根荧光放电灯管的耗电w(瓦特)，即便同类型的荧光放电灯管中，也于w＝4～7(瓦特)的范围内变动。

当荧光膜含有20％以上的荧光体粒子表面未受到污染的以低电压电子束发光的CL荧光体时，流动于电源电路中的电流将会减少至一半以下。流动于电源电路中的电流为0.5A以下时，外部电极荧光放电灯管因自电源施加高频而瞬间点亮。电弧柱内参与发光的电子不会于放电路径中消失而重复使用(10⁵次)，因此每单位时间所需的电子数极少。受到激发的气体放电后还原为气体原子，故具有再次激发的机会。借由电子的非弹性碰撞引起的气体激发，于统计学上作为取代型样本而处理。考虑到该情况，对参与气体激发的最大电子数(电流)进行计算，则该最大电子数(电流)为电源电路输入侧中测量出的电源电流的千分之一左右(～1mA)。于单位时间内以该电子数激发的气体原子数，于每一单位放电空间中为10²²个左右。激发气体释出一个光子后还原为基态，因此激发气体的数量相当于自荧光膜释出的光子数。自荧光放电灯放射每一单位放电空间中10²²个左右光子数，作为以白天的照度照明房间的光源是充分的光子数。根据以上计算明确如下情况，流动于外部电极型荧光放电灯管中的电流，主要取决于外部电极荧光放电灯管内形成高频电场所需的电源电流，而并非激发气体原子的电子数。发明人等以上述计算及实验事实发现，于研究荧光放电灯管的放电方面，移动于放电管内的电子数与形成高频电场的电源电流的差发挥着重要作用，故明确以下情况，为了获得省电力的荧光放电灯管，必须使荧光放电灯内形成高频电场的荧光膜最佳化。

外部电极型荧光放电灯管所消耗的电力取决于受到荧光膜的电气特性的影响，因此，可借由选择荧光膜而使外部电极型荧光放电灯管的耗电达到最低。另外，因荧光膜的污染程度而导致外部电极型荧光放电灯管的耗电产生变动，故即便使用相同种类的荧光体粉，若制造批量不同，则点亮外部电极型荧光放电灯管的电力也产生变动。再者，即便使用相同种类的荧光体，而改变荧光膜的发光色，点亮电力也产生变动。图7中以各个FL所示的曲线，表示外部电极荧光放电灯的每个灯管的点亮电力的变动。于制造荧光放电灯时的制品管理中必须考虑到此方面。

上述外部电极型荧光放电灯管中自第三代电子源流动于高频电场中的电流，因与电源电路连接的外部电极及外部电极型荧光放电灯管内的气体之间有电绝缘体，故气体空间中参与放电的电子不是直接由电源电路供应，而是于气体空间中自我调配，此方面业已明确。与电极连接时流动于电源电路中的电力为形成高频电场所需的电力，并且所需的电流于点亮电源电路中得以检测。现有荧光放电灯管的气体放电中，形成高频电场所需的电力与参与气体放电的电子流无法分离，因此无法使注入电子与气体原子的激发数最佳化。本发明人等，借由使用上述第三代电子源，而可于点亮荧光放电灯管时，使流动于电源电路中的形成高频电场所需的电力与参与气体放电的电子流分离。此系研究荧光放电灯管的气体放电方面的重大发现。

对点亮荧光放电灯管的电源电路的大小进行研究。现有金属电极荧光放电灯管难以由气体放电进行点亮。当使用第三代电子供应源时，于荧光放电灯管中并不需要精心制作金属电极荧光放电灯管的点亮中发挥着主要功能的复杂且占用大体积的电源电路。因此，可将点亮所需的多余的主要电路自电源电路中除去，仅此便可使电源电路的耗电达到现有的五分之一以下。伴随于此，电源电路装置的体积成为现有荧光放电灯管的五分之一以下，故可收纳于较小空间中。与此同时电源电路的制造单价也降至最小。

已对使用第三代电子源时，外部电极荧光放电灯管中形成的高频电场会因荧光膜的电气特性而大幅变化的情形进行了说明。减少外部电极荧光放电管中形成高频的电力，重要的是构成荧光膜的荧光体粒子的电气特性。本发明人等发现，当荧光膜含有30重量％左右的以低电压电子束发光的电子束发光(CL)荧光体，及70重量％的仅以光发光(PL)便可发出亮光的PL荧光体时，外部电极荧光放电管中形成高频电场的电力最小。即，外部电极荧光放电灯管的点亮电力达到最低。点亮电力会根据蓝色与绿色发光荧光体粒子的表面状态而产生变动。当稀土类荧光体中的红色荧光体使用氧化钇荧光体时，电子束发光的临限电压为110V，因此使用该红色混合稀土类荧光体粉制作荧光膜时，若使用大量的氧化钇红色荧光体粉，则荧光放电灯的点亮电力会减少。形成灯泡色的荧光体粉未使用氧化钇荧光体，而是使用其它红色成分荧光体(临限电压较高)，故电源电路的电流增加。为了使电源电路的电流减少，氧化钇红色荧光体的临界发光电压110V仍然较高。CL荧光体的效果，于混合有20V左右进行发光的CL荧光体时，电源电路的电流达到最小。

作为如此的CL荧光体，存在ZnO低电压CL荧光体(临限电压10eV)。使用由含有30重量％的ZnO荧光体的未经表面处理的白色发光卤代磷酸钙荧光体制成的荧光膜，则即便为细管荧光放电灯管也可发出亮光。本发明中所使用的外部电极型荧光放电灯管中，根据照明目的而使用含有30重量％的ZnO低电压CL荧光体的白色发光卤代磷酸钙荧光体。以演色性为问题的荧光放电灯管中，使用现有稀土类混合荧光体中进而添加10重量％的ZnO低电压CL荧光体而成的荧光膜，则可获得不改变发光色便使形成高频的电力减少的荧光膜。

一个外部电极荧光放电灯管的点亮电力(包含驱动电路)为具有普通金属电极的荧光放电灯进行点亮所需的电源电路的耗电的五分之一以下。如此使耗电少的1根外部电极荧光放电灯管点亮，进而于其周边放置其它同种荧光膜制成的外部电极荧光放电灯管，则也使第二外部电极荧光放电灯管内感应高频电场。使两根外部电极荧光放电灯管的电极电性并联，则第二荧光放电灯管也会点亮，且以与第一外部电极荧光放电灯管相同的亮度进行发光。而且当于输入侧测量流动于电源电路中的电力时，与一个外部电极荧光放电灯管点亮所消耗的电力相比仅略微增加。再者，将由同种荧光膜制成的外部电极荧光放电灯管数增加至第三根、第四根时，并联接合的外部电极荧光放电灯管均以同一亮度进行发光。

实施例

以下，根据图式对本发明的集成型荧光放电灯的实施例加以详细说明。

图1是将同一管径的7根荧光放电灯管捆束的本发明的集成型荧光放电的整体构成图。该集成型荧光放电灯1是借由间隔件5使6根荧光放电灯管2相互离开既定间隔后配置成束状。于上述荧光放电灯管2的左右端形成放电空间绝缘型电极3、4。放电空间绝缘型电极3、4，相对于荧光放电灯管2内部形成的填充有放电气体的放电空间10为电绝缘状态。在7根荧光放电灯管2的放电空间绝缘型电极3、4配置并联部7a、8a，施加高频电源6的配线7、8分别如图所示，连接于上述并联部7a、8a。因此，高频电源6的高频电压分别并列施加至7根荧光放电灯管2。

图2是图1所示的集成型荧光放电灯1的概略截面图。1根荧光放电灯管2作为中心管配置于中央，而剩余的6根荧光放电灯管2作为外周管等间隔地配置于上述中心管外周的圆周方向(外周方向)。外周管与中心管是借由间隔件5而离开既定间隔进行配置。在包围外周管的最外周配置有由透明玻璃管构成的保热管9。借由如此配置而发挥如下作用，于7根荧光放电灯管同时点亮时，自各荧光放电灯管2产生的放射热量会残留于各荧光放电灯管2的周围，从而使整体得到保热。即便于不存在保热管9的情形，6根外周管也能够发挥保热作用，而使得放射热量残留于外周管与中心管的间隙中。

本发明的集成型荧光放电灯1具有如下作用，由于使多根荧光放电灯管2呈束状配置，使得来自各荧光放电灯管2的放射热量蓄积于间隙内，防止各荧光放电灯管2因冷空气对流而冷却，从而保持为适当温度。荧光放电灯管2的内部包含作为放电气体的Ar气体、以及Hg滴。Ar平时以气体状态存在，而Hg于室温度下仅微量蒸发，大多以水银滴状态存在，使该Hg滴加热蒸发而形成0.7Pa～1.5Pa左右的水银蒸汽压，并驱动荧光放电灯管，则可获得最佳光输出。该最佳温度范围为40℃～45℃。就1根荧光放电灯管而言，因表面与冷空气接触，平时会因空气对流而散热，因此为了防止冷却维持最佳温度，平时必须过剩地供应产生与散热量相当的热量的电力。换言之，荧光放电灯管的耗电中仅浪费使用了该散热电力。气体原子的离子化导致荧光放电灯管内产生热。为了使气体原子离子化，而必须将放电灯内的电子动能加速至离子化电压以上，因此必须对放电灯管电极施加MHz的高频电场、或者施加高电压。使用外部电极的外部电极型荧光放电灯管中，当将MHz的高频或者数百kV的电压施加至外部电极时，外部电极型荧光放电灯管的亮度会显著增加，但随即会产生下述弊端。于电极内的多个部位、电极层及玻璃管之间会产生电弧放电，电极下方的放电玻璃管的微小面积因电弧放电而被加热至软化点以上的温度。经软化的玻璃管处受到大气压的挤压，故而于玻璃管中开孔，因真空破坏而使荧光放电灯管破裂。于本发明中，借由荧光放电灯管呈束状配置而使荧光放电灯管相互得到保热，借由保热作用而使束状配置的荧光放电灯管的气体温度迅速上升至最佳温度，从而使气体空间中的水银蒸汽压力达到最佳值。以往存在将多个荧光放电灯管平面配置的照明装置，但若平面配置则几乎不存在保热效果，从而无法预防灯管的空冷效应。借由本发明的束状配置，而成功地首次呈现保热效果，进而借由在外周配置保热管而实现更佳的保热效果。本发明的束状配置是指以周面接触状态掌握多根荧光放电灯管彼此的配置，且为了避免周面接触而有间隔件5。借由间隔件5使得相邻的荧光放电灯管之间形成适当间隙，使散热量得以蓄热于该间隙中，从而呈现整体的保热作用。

虽未图示，但若借由保热端部来封闭保热管9的上端开口部与下端开口部，则进一步增大保热作用。此时，也可利用保热端部仅封闭上端开口部，或者仅封闭下端开口部。若保热作用过强，则荧光放电灯管2的内部温度会过度上升，也出现偏离Hg蒸汽压力最佳区域的情形。因此，可于保热管9或保热端部中开孔，或切开一部分使的部分敞开，藉此可保持最佳温度。

图3是图1的集成型荧光放电灯所使用的外部电极型荧光放电灯管的截面构成图。外部电极型荧光放电灯管2a中，于玻璃管10的两端外周配置外部电极3a、4a来作为上述放电空间绝缘型电极3、4。作为外部电极3a、4a，可利用被覆线圈、被覆环、接点型电极或者小面积电极等，而被覆线圈仅进行端部卷绕即可故而简单。玻璃管10的内面形成有荧光膜11，但上述荧光膜11也延长至外部电极3a、4a的相对向面，该部分称作荧光体粒子层11a。于玻璃管10的内部，形成填充有放电气体的放电空间12作为空孔。

图4是图3的外部电极型荧光放电灯管2a中的第三代电子源与阳离子源的动作说明图。考虑于由高频电源6施加的高频电压的某一瞬间，对外部电极3a施加正电位，而对外部电极4a施加负电位。此时，因荧光体粒子层11a为绝缘体，故以逆极性进行电介质极化。即，与外部电极3a相对向的荧光体粒子层11a以负正进行电介质极化，而与外部电极4a相对向的荧光体粒子层11a则以正负进行电介质极化。荧光体粒子层11a中经电介质极化的电荷电位高于外部电极4a的电位数倍。借由高频电场，而使作为放电气体的Ar离子化成为e^-与Ar⁺，借由库仑引力，电子e^-于管内聚集于正电位最高的荧光体粒子11a侧，形成电子源A，该电子源A构成本发明的第三代电子源。反的，Ar⁺因库仑引力而位于外部电极4a侧，于管内聚集于负电位最高的荧光体粒子11a侧，形成阳离子源B。电子源A的电子e^-，朝向阳离子源B，与放电空间12内的气体原子重复进行非弹性碰撞而不会消失，并一边划出电子轨道13一边前进，并与Ar⁺耦合而还原为中性Ar。于本发明中，因电子并非自外部电路注入，故完全不存在上述电极电压下降，可相应地降低耗电。另外，外部电极3a、4a中不存在阳离子碰撞，由此不会产生溅镀，故可实现长寿命化。即，本发明可实现无电极电压下降及无溅镀。

如图2所示，对7根外部电极荧光放电灯管2a呈束状配置的集成型荧光放电灯2进行点亮测试。荧光膜11由PL荧光体粉与CL荧光体粉的混合荧光体形成。在面对放电空间12的荧光膜11的表面，沿管轴方向分散配置有PL荧光体粒子。当与高频电源6连接时，集成荧光放电灯1的所有荧光放电灯管瞬间点亮。完全未观察到现有荧光放电灯管中所出现的点亮延迟。来自集成荧光放电灯1的发光强度(照度)极亮，达到荧光放电灯管2a单独发光时的大约7倍，而集成荧光放电灯1点亮所需的电力是对一根荧光放电灯管的点亮电力以每1个灯累加1瓦特而得的值，故可以全部灯个别点亮后进行累加时的五分之一的电力，获得7倍亮度。

对使用现有荧光放电灯管的集成型荧光放电灯进行测试，便可明确本发明的效果。即，为了明确由第三代电子源制成的集成荧光放电灯的耗电与发光强度的增加效果，采用7根仅使用现有金属内部电极的市售荧光放电灯管(直径为20mm)。荧光膜的红色成分为氧化钇荧光体。1根市售荧光放电灯的标称点亮电力为40W，但包含驱动电源电路时点亮电力则为80W。7根荧光放电灯点亮所需的电源电路的电力为560W。不使用该等荧光放电灯管的金属内部电极，而是以卷绕被覆铜细线的方法，将外部电极安装于玻璃管的两端，改成作为第三代电子源的外部电极型荧光放电灯管。将经改变的7根市售荧光放电灯管所制作的集成荧光放电灯，以图1所示的方式内插于由玻璃管构成的保热管9中，用隔热材密封玻璃管的两端后使的点亮，则所有经改变的荧光放电灯均明亮地点亮。于电源电路的输入侧测定的耗电为30W。将市售荧光放电灯改变成外部电极荧光放电灯，作为试制集成荧光放电灯，则7根荧光放电灯点亮所需的实际电力减少至大约二十分之一(＝30W/560W)。而且，将集成荧光放电灯整体插入至可见光向内面散射的玻璃管构成的保热管9内，则玻璃外壁面与周围空气隔热，各荧光放电灯管保持40℃，即便电力较小，也均可自试制集成荧光放电灯，获得相当于200W照度的光。相当于200W的照度可成为明亮地照明普通家庭1个房间时的充足光源。另外，若将集成荧光放电灯应用于大楼内办公室的照明光源，则可将照明所需的荧光放电灯数减少至十分之一以下，因此可节约大量电力。就集成荧光放电灯的照度而言，只要外部电极型荧光放电灯管的荧光膜的条件相同，则即便增加构成集成荧光放电灯的荧光灯管数，电源的耗电也如后述的图7所示仅略微产生变化，而仅照度以荧光放电灯的根数增加。集成荧光放电灯的省电效果与亮度的增加，因构成集成荧光放电灯的外部电极荧光放电灯管数的增加而变得更加显著。该效果可借由使用第三代电子源的外部电极型荧光放电灯而首次得以实现。如上所述，经开发的集成荧光放电灯为新颖的照明光源，其对至今为止无人能够实现的环境污染控制做出非常大贡献。

图5是图1的集成型荧光放电灯1中所使用的表面绝缘内部电极型荧光放电灯管2b的截面构成图。表面绝缘内部电极型荧光放电灯管2b中，于金属的内部电极3c、4c的表面形成有荧光体粒子层11a而构成表面绝缘内部电极3b、4b。荧光体粒子层11a与内部电极3c、4c及放电空间12电绝缘，电子完全不会自内部电极注入至放电空间12中。构成上述荧光体粒子层11a的荧光体粒子，较佳为使用与玻璃管10内面的荧光膜11相同的荧光体。于玻璃管10的内部，形成有填充放电气体的放电空间12，作为空孔。

图6是图5的表面绝缘内部电极型荧光放电灯管2b中的第三代电子源A与阳离子源B的动作说明图。假设于借由高频电源6施加的高频电压的某一瞬间，对内部电极3c作用正电位，而对内部电极4c作用负电位。此时，因荧光体粒子层11a为绝缘体，故以逆极性进行电介质极化。即，内部电极3c上的荧光体粒子层11a以负正进行电介质极化，而内部电极4c上的荧光体粒子层11a以正负进行电介质极化。借由高频电压，而使作为放电气体的Ar被离子化成为e^-与Ar⁺，并因库仑引力，使电子e^-聚集于表面绝缘内部电极3b侧，形成电子源A，该电子源A构成本发明的第三代电子源。相反，Ar⁺因库仑引力而聚集于表面绝缘内部电极4b侧形成阳离子源B。电子源A的电子e^-，朝向阳离子源B一边划出电子轨道13一边前进，与Ar⁺偶合而还原为中性Ar。于本发明中，因电子并非自外部电路注入，故而完全不会产生上述电极电压下降，因此可相应地降低耗电。另外，于内部电极3c，4c完全不存在阳离子碰撞，故不会产生溅镀，因此可实现长寿命化。即，于本发明中，电极电压下降的消失与溅镀的消失以相乘效果呈现出来。

图7是本发明的集成型荧光放电灯的耗电与荧光放电灯管根数的关系图。借由该关系图，而明确本发明的省电效果的全貌。使用10根外径为2.5mm的CCFL(冷阴极管)，并于各CCFL的两端卷绕线圈状外部电极而改成外部电极型荧光放电灯管。于电源电路的输入侧测量并联时所需的点亮电力。整体耗电W，由实验式W＝(3.5+n)(瓦特)表示。n为集成外部电极型荧光放电灯管的根数。每一根的耗电w，于n＝1时为w＝4.5(瓦特)。然而，自第2根起每一个灯仅增加1(瓦特)。可知，借由对相邻管进行高频电场感应，而使基于束状配置的外部电极型荧光放电灯管的每追加一根荧光放电灯管的耗电，自4.5(瓦特)锐减至1(瓦特)。可知，不管耗电量如何锐减，亮度L于每一根的亮度为L₀时，均为L＝L₀×n。即，耗电量锐减，而亮度成比例地增加，从而实证了本发明具有显著效果。

为了进行比较，对上述CCFL上未卷绕线圈状外部电极，而是直接集成为金属内部电极的荧光放电灯管时的整体耗电进行测定。该整体耗电W，如虚线所示，以W＝4.5×n(瓦特)增加。另外，也可知，当对各个CCFL的耗电进行测定时，如以各个FL所示般，于4～7(瓦特)的范围内并不均匀。与上述比较例加以对照，得知本发明的集成型荧光放电灯的省电效果以及高亮度效果极优异。即，本发明人等发现于使外部电极荧光放电灯管并联接合时，集成荧光放电灯可以少电力进行高亮度点亮的事实。如此可知，使用具有放电空间绝缘型电极的荧光放电灯管，则可制造此以往无法预料的低耗电且高亮度的集成型荧光放电灯。

本发明人等进而发现如下新事实。图7中所使用的CCFL的管径为2.5mm，因此每一单位长度相对单位体积气体量的玻璃管表面积比较大，故CCFL管中的气体温度受到玻璃管所露出的外部气体的较大影响。点亮时CCFL管中的气体温度，必须保持为于管中放射254nm紫外线的水银蒸汽量为最大的温度40℃～45℃。由于高于室温的温度中的外部电极荧光放电灯管的玻璃管外壁与温度低的空气(例如为22℃)接触，因此于玻璃管外壁周边会因空气对流受到空冷。荧光放电灯管中的发热量，取决于管中经离子化的气体量。与具有内部电极的CCFL管中经离子化的气体量相比，外部电极型荧光放电灯管中的离子化气体量较少。其结果，经空冷的外部电极型CCFL的平衡温度低于最佳温度为30℃左右，管内的水银蒸汽量大幅低于最佳量。因此，使用同一电源进行点亮时，外部电极型CCFL的亮度低于内部电极CCFL的亮度。为了使外部电极型CCFL的低亮度得以增加，而借由外部电极供应大量电力(高电压与高频)，增加气体的离子化，则可确实地增加外部电极型CCFL的亮度。然而，供应大电力后的CCFL的外部电极，不仅加热至高温，而且于外部电极层内，进而于电极层与玻璃管外壁间产生多个小电弧放电。于多数情形下，由外部电极覆盖的玻璃管的局部因电弧放电而被加热至熔点附近。当相对大气压为减压的CCFL管的局部被加热至玻璃软化点以上的高温时，经软化的玻璃部分受到大气压挤压，而于玻璃管中开孔使得真空被破坏，导致外部电极型CCFL损坏。EEFL(外部电极荧光灯)无法实用化的理由为因电弧放电而导致真空被破坏。不仅限于管径极细的CCFL，将管径为30mm以下的EEFL高亮度点亮时，也会经常产生EEFL的真空破坏。为了开发出不破坏真空能够高亮度发光的外部电致荧光放电灯管，必须了解到放电管中参与发光的Hg气体量(蒸汽)及放电所需的最大电子数，但无人计算过此必需数字。本发明人等发现，于不破坏真空的点亮条件下使外部电极型CCFL荧光放电灯进行7000nit以上的高亮度发光所需的电子数及水银蒸汽量的控制法。

当外部电极型荧光放电灯管点亮，则玻璃管壁露出于房间的冷空气中，因此玻璃管壁会因冷空气对流而冷却。于通常的外部电极型CCFL的点亮条件下，管壁温度于30℃左右达到平衡温度。考虑到以高于室温的温度达到平衡温度的方面，则外部电极型CCFL的点亮条件为管内蒸发的Hg蒸汽量小于最佳Hg蒸汽量。另一方面，自第三代电子源取出至放电气体空间的电子数为1mA(6×10¹⁵个电子)，1个电子于电子轨道的每一单位长度中与气体原子进行5×10⁴次的非弹性碰撞，因此放射出3×10²⁰个光子。自第三代电子源取出的电子数于实用方面已足够。管内的Hg蒸汽量较少，因此被激发的Hg原子数少，从而使得外部电极荧光放电灯管的亮度低。为了增加放电管内的Hg蒸汽量，增加对管内气体进行加热的热源即可。其中存在两种方法。其一，利用由电子的非弹性碰撞而离子化所产生的热对管内的气体进行加热。为了增加管内的离子化气体量，借由电极施加更高电压或更高频率(MHz)即可。事实上，若对电极施加高电压(或者高频)，则放电灯管的温度会上升，使来自荧光膜的发光强度增加。若采用该方法则如专利文献7至12所记载，使得外部电极下的放电灯玻璃管中开孔而导致荧光放电灯管产生真空破坏。另一方法，对放电灯管进行隔热使其不会因空气对流而冷却。如上述，产生气体放电所需的电子量较少，于通常的CCFL的点亮条件下可将电子充足地供应至气体空间中。结论是仅水银蒸汽量少。解决上述问题的方法是，若自点亮的CCFL的玻璃管壁除去由玻璃管壁的空气对流形成的冷却，则玻璃管壁与管内气体的温度会上升，使放电空间中的水银蒸汽增加。水银蒸汽增加后，进行发光的紫外线(ultraviolet，UV)量也将增加。其结果，CCFL的荧光膜进行发光的光强度也会增加。除去玻璃管壁空气冷却的方法是阻断空气对流。如上所述，可将多个CCFL管束状配置，并将束状CCFL插入玻璃管内，且用隔热材堵塞玻璃管的两端。

图8是本发明的集成型荧光放电灯的亮度与荧光放电灯管根数的关系图。根据该关系图，可明确本发明的高亮度效果的全貌。使用10根外径为2.5mm的CCFL(冷阴极管)，于各CCFL的两端卷绕线圈状外部电极而改成外部电极型荧光放电灯管。对不具有保热管的裸露的各个外部电极型荧光放电灯管的亮度进行测定后，设个别FL的亮度为L₀时，如空心十字所示，L₀＝约0.8(任意单位)。可知将2根、3根、4根…该等个别FL进行集成而构成集成型现有FL(不具有保热管)，以L表示其整体亮度，则如空心圆所示，L远小于n×L₀，即L＜＜n×L₀。亮度未直线性增加的原因在于，于该集成型现有FL中并未配置包围其外周的保热管，故不具有保热效果。另一方面，构成于外周配置有保热管的本发明保热管集成型FL。于一根外部电极型荧光放电灯管中配置有保热管时，L₀＝约2(任意单位)，与不具有保热管的情形的0.8相比，借由保热效果而使亮度增加至2.5倍。而且可知当使n根成束后于最外周配置保热管时，对应根数n的整体亮度L达到L＝L₀×n。于该式中L₀＝2。即，可知借由设置保热管而使得整体亮度L与根数n成比例地增加。因此，结合图7进行判断，耗电量锐减，同时亮度却成比例地增加，藉此实证了本发明具有显著效果。即，本发明人等发现如下事实，使以保热管包围最外周的束状配置的外部电极荧光放电灯管并联接合时，可以较少电力使集成荧光放电灯以高亮度点亮。如此可知，使用具有放电空间绝缘型电极的荧光放电灯管，则可制造此前未曾预料的以低耗电实现高亮度的集成型荧光放电灯。

图9由大径中心管14与中径外周管15构成的双层构造集成型荧光放电灯1的截面构成图。将大径荧光放电灯管14用作中心管，并透过间隔件5而于其外周配置12根中径荧光放电灯管15来作为外周管。当进行与图2以及图3相同的点亮测试后，观察到耗电得以锐减及实现高亮度化，从而同样地确认出本发明的效果。一般而言，将来自同一电源的电压施加至外部电极型荧光放电灯管时，管径细的荧光放电灯管中，荧光膜每一单位面积的发光量较多。发光量增加的原因在于水银的自我吸收减少。因此如图9的截面图所示，若配置直径为15mm的外部电极荧光放电灯管作为集成荧光放电灯的中心管，并于其外侧配置直径为10mm左右的外部电极荧光放电灯管，则使得集成荧光放电灯1的直径变小。配置于集成荧光放电灯内部的荧光放电灯管，呈现出配置于外侧的荧光放电灯管的保温效果，并达到制作水银蒸汽的最佳的45℃左右的温度，从而借由激发水银蒸汽的增加而发出非常亮的光(6000cd/m²至7000cd/m²)。配置于外侧的中径荧光放电灯管中，相对于气体放电体积的玻璃表面积比变大，对外部气体的散热较多。其结果，放电灯管的温度较低为30℃左右，外侧配置的中径荧光放电灯管的亮度较暗。将集成荧光放电灯整体收纳于内径稍大的保热管9(玻璃管或者塑胶管)内，并用隔热材堵塞两端，则中径荧光放电灯管(外周管)不与外部气体直接接触，因此呈现出保热管的保温效果，外侧配置的中径荧光放电灯管的温度也上升至45℃左右并进行明亮发光。并未检测出因温度上升而导致点亮电力增加。

以适当间隔配置透明且表面形状与荧光放电灯管的曲率相应的小树脂片作为间隔件5。当间隔件5借由微量接着剂而接着于荧光放电管的管外壁时，则与集成荧光放电灯形成一体而无法动，达到机械性坚固，故可容易地处理较长的集成荧光放电灯。

图10由大径中心管14、中径外周管15、及小径外周管16构成的三层构造集成型荧光放电灯1的截面构成图。将大径荧光放电灯管14用作中心管，并于外周透过间隔件5而配置12根中径荧光放电灯管15作为外周管，进而于其外周透过间隔件5而配置24根小径荧光放电灯管16作为最外周管。与图9相同，实施图2以及图3的点亮测试后，观察到耗电锐减及实现高亮度化，从而确认出本发明的效果。

如图10所示，于中心配置直径为15mm左右的外部电极荧光放电灯管(大径中心管14)，并于其外侧周边配置直径为中型的外部电极型荧光放电灯管(中径外周管15)，且于最外周配置直径为3mm左右的外部电极型荧光放电灯管(小径外周管16)，并插入至内径略大于集成放电灯直径的保热管9(玻璃管)内，则可获得直径不会大幅扩大，又点亮所需的电力不会产生较大改变，仅照度显著增加的集成荧光放电灯。当然需要将透明小树脂片作为间隔件5配置于各外部电极荧光放电灯管间以形成间隙。

图9以及图10中所说明的荧光放电灯管的直径为例示，且显示的是相对关系。因此，就集成荧光放电灯而言，可以任意直径的外部电极型荧光放电灯管的组合来制作集成荧光放电灯。再者，同一直径的外部电极型荧光放电灯管的集成也属于此范畴。即，根据使用者的要求，使同一小管径的任意数量的外部电极型荧光放电灯成束而制作集成荧光放电灯时，则可制作出直径较小也非常亮的集成荧光放电灯。集成荧光放电灯点亮时的温度不会超过50℃，故也可不使用光扩散玻璃管作为保热管9，而是使用单价更低的树脂性光扩散管。如此般，若集成荧光放电灯的外侧由光扩散玻璃管包围，则可仅以发光强度非常高的管径为3mm以下的外部电极荧光放电灯管，制作出集成密度高的集成荧光放电灯。

图11是可对灯泡插槽拆装的灯泡式集成型荧光放电灯的整体构成图，另外，图12是图11的灯泡式集成型荧光放电灯的概略截面图。在本图中，表示通常所谓的具有灯泡插槽的普通家庭小房间照明最佳的集成荧光放电灯的例示。将外部电极型荧光放电灯管尽可能密集地排列，则可提供高亮度的省电型集成放电灯。该集成型荧光放电灯1的构成，是在中央配置直径为15mm的大径荧光放电灯管14(外部电极型荧光放电灯管)，在其周边配置中管径的中径荧光放电灯管15(外部电极型荧光放电灯管)，进而在最外侧配置小管径的小径荧光放电灯管16(外部电极型荧光放电灯管)。在中央配置直径为15mm的大径荧光放电灯管14的理由在于，具有对配置在周边的中径管15以及小径管16进行支撑的支柱作用。

在两管端安装电极基板17，将具有排气管的荧光放电灯管14，15，16插入事先在树脂制基板18开设的孔中，使用接着剂将各荧光放电灯管固定于树脂制基板18。在适当部位粘贴透明间隔件5，并在经排列的荧光放电灯管间形成间隙，与此同时，使集成荧光放电灯内的放电灯管固定成一体。在电极基板17，利用荧光放电灯管之间形成的间隙，连接来自电源的导线。为了保护经排列的集成荧光放电灯，而将头部封闭的半透明保热管9(玻璃管或者硬质树脂管)包覆集成荧光放电灯时，则集成荧光放电灯的亮度增加。当然，即便集成荧光放电灯露出也可使用。

在图11以及图12中，构成集成荧光放电灯的支柱，是使用直径为15mm的荧光放电灯管。也可将作为支柱的15mm的外部电极荧光放电灯管更换为5mm左右的硬质树脂棒。事先将硬质树脂棒固定在树脂制基板18上，则无须使用管径为15mm的外部电极荧光放电灯，从而可紧密地排列管径为10mm以下的均匀直径或者不同直径的多个外部电极型荧光放电灯。排列在树脂制基板18上的荧光放电灯管的设定可采用与上述相同的方法，故省略说明。高频电源储存库19中储存高频电源装置并且小型化，在其下方配置灯头20及灯头突起21。将该灯头20及灯头突起21螺合于灯泡插槽(未图示)中与电源连接。另外，保热管9的两端开口部由保热端部9a、9a封闭，以使内部的保热效果提高。

具有灯泡插槽的集成荧光放电灯的长度，并无特别规定，使用较长的集成荧光放电灯，可在耗电相同情况下使1个集成放电灯的光输出增加。经开发的集成放电灯，不会因长度变化而导致耗电变化。若需要取代成小型灯泡，则5cm至8cm的集成荧光放电灯较合适。在亮度成为问题的情形，15cm至20cm的长度的集成荧光放电灯较合适。然而，长度并未受到特别限制，应根据消费者喜好来决定。

图13是将设置有外部电极(卷绕树脂被覆细铜线)的新品40瓦特荧光放电灯管(上部2根)、与自垃圾清理场回收的寿命已尽的同种40瓦特荧光放电灯管(下部2根)并列点亮的点亮图。使用外部电极荧光放电灯管，则呈现如下效果。如图13所示，从垃圾清理场收集寿命已尽的荧光放电灯管，并对荧光放电灯管卷绕被覆铜细线来安装外部电极，则寿命已尽的荧光放电灯管(scrapped FL lamps)会再生放电。再者，当使该外部电极型荧光放电灯管点亮时，周期性电介质极化的荧光体粒子表面在气体空间具有触媒作用，使有机残留气体聚合，经聚合的有机残留气体将附着于荧光体粒子表面成为固体。即，对有机残留气体具有吸气作用。吸附于寿命已尽的荧光放电灯管内的荧光膜表面的残留气体(到达荧光体粒子前吸收紫外线)，吸附于随着点亮时间进行周期性极化的荧光体粒子表面上成为固体，从荧光膜表面消失。其结果，寿命已尽的荧光放电灯管的荧光膜，经过某段时间后得以完全再生使用，如图13所示，以与新制造的外部电极荧光放电灯管(new FL lamps)相同的亮度进行发光。而且，在荧光放电灯管内影响寿命的因素全部消除，其结果，外部电极型荧光放电灯管的寿命成为半永久性，荧光放电灯管的资源回收周期变得非常长。因此若使用第三代电子源，则不仅新颖制造的荧光放电灯管较为省电，而且可再生使用废弃的荧光放电灯管，对节约资源做出巨大贡献。

图14是说明本发明中导入至荧光膜表面的电子动作因荧光膜的带电状态而变化的情形的示意图。图14中图解了影响到FL管内气体放电的荧光膜的4个带电状态与电子轨道的变化。图14(A)是在玻璃管10内壁面涂布市售放电灯用(PL)荧光体粉而成的荧光膜24的局部图。市售PL用荧光体的所有粒子自制造时开始便保持内部持续极化(PIP)，且PIP负电荷(大约150V)电场到达粒子外。理所当然，使用市售PL荧光体制作的荧光膜24的上面由PIP负电荷覆盖。因此初速接近零的来自电子源的电子e接近此处时，电子e受到PIP负电场的静电作用，而不会进入荧光膜上。不仅如此。气体空间因经填充的外壳电子的负电场而充满气体原子最外壳，故电子e不进入气体空间中。气体原子不进行放电。即气体放电无法进行点亮。

图14(B)是表示将初速接近零的电子导入至使用荧光体粒子不具有PIP的荧光体而制作的荧光膜25上时荧光膜表面传导电子的状态。不具有PIP的荧光体，是于15V以下的低电子束照射下会进行发光的CL荧光体。代表性的荧光体有进行白绿色发光或者于390nm具有峰值且进行锐利线状发光的氧化锌(ZnO)荧光体、不使用钠化合物作为熔剂而制成的蓝色发光硫化锌(ZnS:Ag:Cl)荧光体、绿色发光硫化锌(ZnS:Cu:Al)荧光体、以及特殊条件下制作的MgO。当对荧光膜进行照射的电子能量提高至120V，则可添加由过剩氧化锌制造的硅酸锌(Zn₂SiO₄:Mn)荧光体、对表面进行化学蚀刻而制成的硫酸钇(Y₂O₂S:Eu or Tb)荧光体、未使用熔剂而制成的氧化钇(Y₂O₃:Eu orDy)荧光体等。图14(B)表示由ZnO荧光体制作荧光膜的情形。进入荧光膜表面的低速电子，不存在PIP负电场，所以容易进入荧光膜上，并因位于放电管另一端的阳离子源B的电场而得到加速，在荧光膜表面上单向前进，到达阳离子源B后通过再耦合而还原为气体原子。可计算出在通常的FL管(管长度为50cm)中单向前进的电子轨道中存在气体原子的概率。该值为10^-6，故可认为单向前进的加速电子与气体原子碰撞的机率为零。表面传导电子不会使气体原子进行发光。

在图14(C)中，为了确认上述发现，用如下荧光膜24覆盖荧光放电管内壁面，该荧光膜24是在荧光放电灯管的荧光膜终端的小面积涂布ZnO荧光体粒子25(无PIP)，并在剩余的较大面积排列市售PL荧光体粒子(有PIP)。就实验而言，首先将市售PL荧光体粒子涂布于玻璃内壁面，进行干燥后烧却结合剂。用软布擦去玻璃端的荧光膜后，将ZnO荧光体粒子25涂布于经拂拭的玻璃面上。进行干燥后烧却结合剂。可通过该方法，而形成图14(C)的荧光膜。

对该荧光膜设置本发明电子源，并导入初速接近零的电子。电子在排列有ZnO荧光体粒子25的处得到加速，从而具有可激发气体原子的能量。然而，加速电子无法进入市售荧光膜24上，而是电子轨道偏折后进入气体空间中。进入气体空间的电子与气体原子进行非弹性碰撞，使气体原子得以激发，从而点亮气体空间的放电。该现象为荧光放电灯管的气体放电的瞬间点亮。经非弹性碰撞的电子，随着气体空间的高频波，而自高频电场中获得适当能量，并以非弹性碰撞激发下一气体原子。与放电路径中传递的高频波产生共振的电子，通过如此重复而一边激发气体原子一边在放电管中移动至管端为止，最后与离子耦合后消失。与高频波产生共振而移动于荧光放电管中的电子，在人们通过眼睛进行观察时，荧光放电灯管可观察到以均匀强度进行发光的荧光膜。

移动在放电路径中的电子通过加速而具有能量，并与气体原子进行非弹性碰撞。经非弹性碰撞的电子的轨道方向为随机性的。在沿不规则方向散乱的电子中存在有机会接近荧光膜的电子，但因荧光膜中存在PIP26负电荷，故该电子无法接近荧光膜，而返回电弧柱内。使与高频波共振的气体原子进行发光的电子的活动范围，并非气体放电管的整个空间，而是限定于与荧光膜保持一定距离的放电管中央的气体空间内。该范围是收纳于PIP囊26内的电弧柱。气体原子的电性为中性，不受电场或电荷的影响，在放电管内以均匀浓度分布。气体原子(未激发的气体原子)以均匀浓度分布在PIP囊26内所收纳的电弧柱与荧光膜之间。若电弧柱内发出的光通过自气体原子的激发位准向基态位准的电子迁移而产生，则容许发出的光由气体原子吸收。此时电弧柱内发出的光，由位于电弧柱与荧光膜间的气体原子吸收，而到达荧光膜者为吸收后的残余量。就荧光放电灯而言，可利用低压Hg蒸汽的发光。发光是从Hg的激发位准⁶p向基态位准⁶s的电子迁移，故由存在于电弧柱与荧光膜间的Hg蒸汽进行吸收。光是不带电荷的粒子，故不受PIP的影响，仅由存在于电弧柱与荧光膜间的Hg蒸汽吸收后的残余量才能到达荧光膜。荧光体粒子是具有较大光折射率的粒子，故紫外线的一部分进入排列于荧光膜表层的荧光体粒子，直接由发光中心吸收后发出可见光。由表层粒子反射的紫外线成为散射光后进入位于荧光膜深部的荧光体粒子进行发光。为了在所提供的荧光放电灯管中，增加到达荧光膜的紫外线量，使PIP负电荷不覆盖荧光膜即可。即，不制作PIP囊即可。

最后，如图14(D)所示，将具有PIP的市售PL荧光体24与不具有PIP的低电压CL荧光体25交互排列于玻璃管内面。PIP26的作用大幅抵消，气体放电的点火加快，从而可看到因电弧柱扩展而使亮度上升。此处必须选择低电压CL荧光体25。上文揭示了低电压CL荧光体25的替代物。并非该等荧光体中的任意者均可使用。市售的该等荧光体中，因表面处理而使绝缘体的微细粒子附着于表面上。在其它情形，因制造荧光体时的处理不充分而导致残留物残留于粒子表面上。从电弧柱借由散射而照射至荧光体粒子的电子，进入荧光体粒子内，并通过荧光体粒子向真空中释出二次电子。此时荧光体粒子中残留有空穴。该空穴与二次电子在真空中耦合，并以与金属阴极相同的机制，在粒子表面上形成表面耦合电子(Surface Bonding Electron，SBE)。当附着有杂质时，也在该杂质表面上形成SBE。CL荧光体粒子的发光，是因电子的射入而在荧光体粒子内形成的大量空穴与电子在发光中心再耦合后进行的发光。若CL荧光体粒子的表面洁净，则位于CL荧光体粒子表面上的SBE失去作为耦合对象的荧光体粒子内的空穴。失去对象的真空中的电子成为自由电子，受到加速后，电子轨道向电弧柱偏折而促使放电。问题在于附着在粒子表面的杂质上形成的SBE。具有与PIP同等的作用。令人为难的是无法消除杂质上的SBE。因如此理由，重要的是选择低电压CL荧光体。最正确的低电压CL荧光体为ZnO荧光体。此处说明CL荧光体比PL荧光体明亮的理由。通过进入荧光体粒子内的1个入射电子而形成的电子与空穴对数量，相当于入射电子与晶格进行非弹性散乱的数量(大约为1,000个)。另一方面，PL荧光体粒子中，一个光子只能激发一个发光中心。CL荧光体较明亮的理由恰在于此。

图15是本发明中由低电压电子束发光CL荧光体粉与光发光PL荧光体粉的混合粉制成的最佳荧光膜的状态的示意图。在荧光放电灯管内壁面不易使PL荧光体24与低电压CL荧光体25相邻来制造荧光膜。根据经出版的论文，Journal Physics D Applied Physics，32，(1999)，pp513-517(非专利文献1)，FL的最佳荧光膜厚为3层荧光体粒子的厚度。照射至该荧光膜的电子所能够进入的粒子，仅为排列于最上层的粒子，紫外线不受粒子带电的影响，而进入荧光膜中。进入深度以粒子层数表示为3层。因此，将市售荧光体粒子24以达到3层的方式涂布于玻璃管内壁面，干燥后将低电压CL荧光体25分散涂布于市售荧光体层24上，以此可制造本发明的荧光膜。图15(A)是以上述方式制作的荧光膜的示意图。

分成两次来涂布荧光膜时，作业步骤变得复杂。考虑以一次涂布荧光体浆料的方式来制作荧光膜的方法。使市售PL荧光体的平均粒径为4μm。低电压CL荧光体的粒径为2μm。以重量比为PL荧光体∶CL荧光体＝7∶3的比例秤量粒径不同的两种荧光体粉，将秤量粉体放入混合瓶中，混合至均匀为止，制作荧光体涂布液，并将此涂布液涂在放电管玻璃内壁面。当涂布液未干燥时，在接近玻璃管壁的处选择性聚积着较大的PL荧光体粒子24，而在荧光膜表面聚积着大量的较小的CL荧光体粒子25，由此获得如图15(B)所示的荧光膜。若使用图15(B)的荧光膜制作荧光放电灯管，则由于位于表面层的CL荧光体粒子并不形成SBE，故在电弧柱内具有高能量的电子将到达CL荧光体粒子。其结果，电弧柱接近至荧光膜处，放射紫外线。该紫外线因未激发Hg原子并不存在其中，因此，更多的紫外线射入至PL荧光体层。其结果，荧光膜的PL强度增加。当PL荧光体的平均粒径为4μm时，此处使用的CL荧光体粒子的大小平均值为1μm～3μm，故此时可获得良好的结果。该粒径会因PL荧光体的粒径不同而变化。值得注意的是，当CL荧光体粒子较小为1μm以下时，粒子并不排列于荧光膜表面，而是在荧光膜干燥时聚积于荧光膜的底部，从而使得CL荧光体粒子的效果减退。

以下对本发明的重要方面加以叙述。配置于集成荧光放电灯最外周的荧光放电灯管的保热管外壁(玻璃外壁)露出在温度低的周围空气中。因气体的离子化而被加热的玻璃管壁与室温之间存在较大的温差，故玻璃管壁会因空气对流而失去热量。若使用来自第三代电子源的电子，则每一单位时间内气体的离子化量较少，故荧光放电灯管的温度无法上升，为低于提供最佳水银蒸汽压的温度的30℃左右。另一方面，配置于内侧的荧光放电灯管较配置于外侧的荧光放电灯管更受到热保护，空气对流较少，外壁温度上升至45℃左右。由于以等量的电子数量激发水银蒸汽进行发光，因此水银蒸汽的激发量与管中的水银量成比例地增减。若荧光放电灯管内的水银蒸汽量较少则会变暗，而当水银蒸汽量增多时则会发出亮光。集成荧光放电灯中，因温度差而产生较大亮度差，使排列于最外部的荧光放电灯管的发光较暗。为了对排列于最外部的荧光放电灯管进行保温，若将集成荧光放电灯插入至相对略粗的玻璃管内，并用隔热材封闭玻璃管端，则配置于最外部的荧光放电灯管，与配置于内部的荧光放电灯达到热平衡状态，集成荧光放电灯管全部以均匀亮度进行发光。其结果，集成荧光放电灯的亮度，以经集成的荧光放电灯管数的倍数增加。

上述结果表示可应用于如下领域。集成荧光放电灯是将外部电极型荧光放电灯管捆束而制成者，解开该捆束，进行平面排列。此时将各外部电极荧光放电灯管插入至内径略大于放电灯管外径的保热管(玻璃管)9内，并用隔热材封闭玻璃管9的两端，使荧光放电灯管与外部空气隔热，如此可将各荧光放电灯管的温度保持为提供最佳水银蒸汽压的温度。露出在空气中的荧光放电灯管中保持为提供最佳水银蒸汽压的温度所必需的气体的离子化能量则变得多余。其结果，可获得即使排列于平面上的外部电极荧光放电灯管(EEFL)点亮所需的耗电减少至数分之一，仍为高亮度的平面型光源。将该平面型光源用于LCD背光时，点亮速度达到毫秒单位，故可将排列于平面上的集成荧光放电灯分割成若干区块，并依序对经分割的各集成荧光放电灯进行线扫描。当对背光进行分割并依序进行线扫描时，LCD的荧幕中，亮度远高于使用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为背光的情形，从而可呈现出鲜明映像。

图1所示的集成荧光放电灯的管轴方向的长度并不受到限制，即便为任意长度，参与放电的电子数均相同，仅与气体原子进行非弹性碰撞而使气体原子发光的重复次数增加，故耗电大体不变，仅进行发光的荧光膜的面积增加。其结果，仅亮度与集成荧光放电灯的轴向长度成比例地增加。作为家庭居室或高楼办公室的照明光源而配置于天花板上使用时，推荐使用较长的集成荧光放电灯。获得适当照度所需的荧光放电灯数，若使用集成荧光放电灯则可大幅减少。再者集成荧光放电灯包含驱动电源电路的电力，获得同一照度所需的使用电力降低至现有金属电极型荧光放电灯的点亮电力的十分之一以下。而且，集成荧光放电灯点亮时的荧光放电灯管的玻璃管表面温度保持为形成最佳水银蒸汽压的40℃左右，且由于以插入集成荧光放电灯的外管来隔热，故空气的热对流受到抑制。从而具有也可大幅降低夏天办公室内的冷气电力的优点。

若荧光放电灯管的管径大于20mm，则荧光放电管中形成的电弧柱内存在未经激发的Hg气体，并在电弧柱内自我吸收Hg发出的254nm紫外线，其结果导致发光效率下降。根据该理由，较佳为集成荧光放电灯使用管径为20mm以上的荧光放电灯管。但并非意味着使用存在限制，也可使用管径为20mm以上的荧光放电灯管来制作集成荧光放电灯。

使用第三代电子供应源，并在荧光膜中以适当比例混合ZnO低电压CL荧光体粉，则可消除在荧光放电灯管点亮方面长期困扰(50年以上)的气体放电的点亮问题。在荧光膜中混合ZnO低电压CL荧光体粉的其它优点在于，可获得降低集成荧光放电灯的驱动电力的荧光膜。使用混合荧光体粉形成的荧光膜，则完全不存在难以进行气体点亮的问题，且使高频电源6变得非常小型。通过小型化的高频驱动电源收纳于电源储存库19内。驱动电路的电源使用家庭中布线的电源，故普通钨灯泡中能够使用开发完毕的灯头20、21。如此，可通过使用有第三代电子源的外部电极荧光放电灯管，而提供一种耗电极少仅为当前市销的省电型荧光放电灯(标称12W，实际为37W)的七分之一即5W，而发光亮度仍为市售省电型荧光放电灯数倍的省电型集成荧光放电灯。

已对上述集成荧光放电灯使用外部电极型荧光放电灯管的例加以说明。同一效果即便使用如下荧光放电灯管也可制作相同的集成荧光放电灯而实现，该荧光放电灯管是使用金属电极的荧光放电灯管，且内设有以荧光体粒子等电绝缘体粒子覆盖金属电极表面而制成的第三代电子源。现有金属电极型荧光放电灯管无法制成集成荧光放电灯。当使用由电绝缘体粒子覆盖的电极，并将高电压的高频电源施加至电极时，则具有使气体原子离子化的动能的电子可存在于气体空间中。由于经离子化的气体向气体空间中释放热量，故具有可通过离子化气体量来控制玻璃管壁温度的优点，但将消耗离子化所需的能量。因离子化而产生的过剩能量，作为热释放至放电空间中，故可将荧光放电灯管的温度保持于40℃。另一方面，若使用外部电极型荧光放电灯管，则自电子源取出的电子所进行的离子化率会降低。将荧光放电灯管插入至不直接与房间空气接触的具备隔热效果的保热管(玻璃管)9内，则可将外部电极型荧光放电灯管的温度保持于作为最佳水银蒸汽压的45℃左右，而此情形下驱动荧光放电灯管的电力较少。

Claims (14)

1.一种集成型荧光放电灯，其特征在于：至少具备使内面形成有发光用荧光膜的多根荧光放电灯管的管轴平行呈束状配置的荧光放电灯管群、使相邻的荧光放电灯管彼此离开既定间隔的间隔件、设置于所述荧光放电灯管群两端并将所述荧光放电灯管群各自的电极电性并联的并联部，所述荧光放电灯管群由中心管与配置于所述中心管外周的外周管层构成，所述外周管层配置为一层或多层，且将阻断对外散热的保热管配置于所述荧光放电灯管群的最外周，所述荧光放电灯管两端的电极，由与内部放电空间电绝缘的放电空间绝缘型电极构成，对两端的所述并联部施加高频电压时，存在于所述荧光放电灯管内部的放电气体电离成电子与阳离子，在所述放电空间绝缘型电极附近形成第三代电子源及阳离子源，来自所述第三代电子源的电子在向所述阳离子源前进的过程中与放电气体碰撞产生发光，且使所述荧光放电灯管群同时点亮。

2.根据权利要求1所述的集成型荧光放电灯，其中：将所述荧光放电灯管群内插，且视需要设置将所述保热管的两端或一端的开口部封闭的保热端部。

3.根据权利要求1或2所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光放电灯管的所述放电空间绝缘型电极，由配置在所述荧光放电灯管外部的外部电极构成，借由所述外部配置使所述外部电极与内部的所述放电空间电绝缘，在与所述外部电极相对向的所述荧光放电灯管的内面形成荧光体粒子层。

4.根据权利要求1或2所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光放电灯管的所述放电空间绝缘型电极，由配置在所述荧光放电灯管内部的内部电极与涂覆在所述内部电极表面的荧光体粒子层构成，借由所述荧光体粒子层的电绝缘性使所述内部电极与所述放电空间电绝缘。

5.根据权利要求1所述的集成型荧光放电灯，其中：所述中心管与所述外周管设定为沿径向方向朝外，管径逐渐变小。

6.根据权利要求5所述的集成型荧光放电灯，其中：所述集成型荧光放电灯的耗电，满足所有根数荧光放电灯的耗电＜一根荧光放电灯耗电×根数的不等式。

7.根据权利要求6所述的集成型荧光放电灯，其中：构成所述荧光放电灯管群的所述荧光放电灯管的直径为10mm以下。

8.根据权利要求7所述的集成型荧光放电灯，其中：所述集成型荧光放电灯的外直径为20mm～60mm的范围，所述集成型荧光放电灯的长度为10cm～300cm的范围。

9.根据权利要求8所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光放电灯管具有直径为10mm以下且长度为200mm以下的形状，所述集成型荧光放电灯配置于具有灯头的基板上，在形成于所述基板与所述灯头之间的电源储存库中储存驱动用电源，整体形状形成为灯泡型，将所述灯头以可拆装的方式安装于灯泡型插槽中以进行点亮。

10.根据权利要求3所述的集成型荧光放电灯，其中：再生使用寿命已尽的具有内部电极的荧光放电灯管作为所述荧光放电灯管，在所述具有内部电极的荧光放电灯管设置所述外部电极。

11.根据权利要求9所述的集成型荧光放电灯，其中：在所述荧光膜的表面，沿管轴方向交互分散配置有PL荧光体粒子与CL荧光体粒子。

12.根据权利要求11所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光膜由PL荧光体粉与CL荧光体粉的混合粉形成。

13.根据权利要求12所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光膜由卤代磷酸钙PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成。

14.根据权利要求12所述的集成型荧光放电灯，其中：所述荧光膜由稀土类PL荧光体粉与进行低电子束发光的CL荧光体粉的混合粉形成。

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