CN102573246A - 一种非放射性物质启辉器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非放射性物质启辉器，在密闭空间中采用惰性气体作为放电气体，电极对中至少一个电极上附着有含有碳酸钾的电子发射涂覆层。本发明不使用具有放射性的物质作为激活物质，不会对外部环境造成放射性污染，使启辉器符合环保的要求。

Description

一种非放射性物质启辉器

技术领域

本发明涉及启辉器领域，具体为一种非放射性物质启辉器。

背景技术

启辉器是日光灯中重要的电子器件，起到点燃灯管的作用。现有技术的启辉器内部封入了氚水、夜光粉等放射性物质，以便在暗处也能够很好的起动启辉器。但放射性物质会对周围的环境造成破坏，尤其是启辉器使用寿命结束后，更是会对周围环境造成放射性污染。目前如欧盟都已出台相关政策法规规定在照明行业不得使用放射性物质。

发明内容

本发明目的是提供一种非放射性物质启辉器，来解决现有技术启辉器中含有放射性物质会对周围环境造成放射性污染的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种非放射性物质启辉器，包括伸入密闭空间中的电极对，其特征在于：密闭空间中充有惰性气体，电极对中至少一个电极上附着有含有碱金属氧化物的电子发射涂覆层。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：包括有芯柱、罩在芯柱上并与芯柱连接为一体的外壳，所述芯柱为喇叭形的罩状，芯柱下端为喇叭口，芯柱上端封闭，所述外壳罩在芯柱上部并连接在芯柱上，外壳与芯柱上部合围形成密闭空间且密闭空间中充入有惰性气体，密闭空间中还设置有两个长短不一分别插接在芯柱顶部的电极，其中较短的电极上连接有绕过该电极顶端并向较长的电极弯曲的双金属元件，至少一个电极与芯柱上部外壁结合处附着有含有碳酸钾的电子发射涂覆层，电子发射涂覆层与对应的电极紧密接触构成电极的电子发射部，芯柱中设置有从芯柱的喇叭口穿入的排气管、两个引线，两个引线在芯柱中与电极一一对应连接并从芯柱喇叭口引出后与外部激活电路电连接，排气管上端管口设置在芯柱上部侧壁上，以连通排气管和所述密闭空间。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：所述电子发射涂覆层由碳酸钾、有机溶剂、有机粘合剂混合搅拌后组成，其中碳酸钾优选纳米级的碱土碳酸钾，电子发射涂覆层中各组分的重量配比为：

碳酸钾                     2%-4%

有机溶剂                  90%-93%

有机粘合剂                 5%-6%。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：外壳下端具有与芯柱喇叭形上部形状匹配的壳口，外壳下端与芯柱喇叭形上部气密粘接为一体。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：两个电极中，较短的电极为活动电极，较长的电极或者为活动电极，或者为非活动电极；电极通过引线引入高电压时，电极发生形变，所述双金属元件为热敏元件，双金属元件含有一个由 22%Ni 、45%Mn、16%Ba、13%Fe、4%Ti构成的主动层和由32%Ni、 37%Mn、21%Ba、9%Fe、1%Ti构成的被动层，电极发生形变时，两个电极通过双金属元件连接形成短路。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：惰性气体从排气管下端管口充入外壳与芯柱上部合围形成的密闭空间中，惰性气体充入后，排气管下端管口封闭。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：充入密闭空间中的惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种，或者是多种的混合气，优选氩气或者氖气。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：将含有碳酸钾的材料涂敷在喇叭玻璃上，通过高温500℃以上温度加热喇叭上的涂敷材料，使含有碳酸钾的涂敷材料受热分解，涂敷材料受热分解的化学式为K₂CO₃=K₂O+CO₂↑，此时CO₂气体被排掉，通过电子激活电路，将喇叭上的涂层K₂O激活，使其均匀涂在电子发射极上，进而使电极之间具有良好的电子发射能力。

所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：芯柱为玻璃材料制成。

一种非放射性物质启辉器的激活电路，其特征在于：包括有时基电路，引入外部220V交流电并供电至时基电路的供电电路，由外部220V交流电源供电并受时基电路输出的脉冲信号驱动将交流电转换成脉冲交流电的MOS管驱动电路，引入MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电并向启辉器供电的开关控制电路，控制开关控制电路的时间控制器，接入开关控制电路输出线上并限流开关控制电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电的限流器；

所述供电电路包括变压器、二极管整流桥、滤波电容构成的滤波电路、稳压芯片构成的稳压电路，外部220V交流电经过变压器降为低压后，再依次经过二极管整流桥全桥整流、滤波电路滤波、稳压电路稳压后供电至时基电路；

所述时基电路由型号为NE555的时基芯片及其外围阻容元件构成，供电电路输出的低压通过时基芯片及其外围阻容元件转化为低压脉冲信号，低压脉冲信号经过时基芯片的输出引脚输出至MOS管驱动电路；

所述MOS管驱动电路包括三极管放大电路、MOS管、二极管整流桥，时基电路输出的低压脉冲信号经过三极管放大电路放大后输入至MOS管以驱动MOS管，外部220V交流电源输送的交流电经过MOS管控制的二极管整流桥后转换为脉冲交流电输出至开关控制电路；

所述开关控制电路由时间控制器控制，MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电送入开关控制电路，开关控制电路在时间控制器控制下，按一定时间周期交替输出脉冲交流电和外部220V交流电，开关控制电路交替输出的脉冲交流电和外部220V交流电经过限流器限流后送入启辉器中的电极。

本发明中，密闭空间中充有不具有放射性的惰性气体，电极接电后惰性气体放电时，将含有碳酸钾的材料涂敷在喇叭玻璃上，通过高温500℃以上温度加热喇叭上的涂敷材料，使含有碳酸钾的涂敷材料受热分解，涂敷材料受热分解的化学式为K₂CO₃=K₂O+CO₂↑，此时CO₂气体被排掉，通过电子激活电路，将喇叭上的涂层K₂O激活，使其均匀涂在电子发射极上，进而使电极之间具有良好的电子发射能力。

本发明不使用具有放射性的物质作为激活物质，在密闭空间中充有不具有放射性的惰性气体作为放电气体，利用电子发射涂覆层分解成的发射电子增加电子发射能力，进而可起到激活作用。本发明不会对外部环境造成放射性污染，使启辉器符合环保的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明芯柱部分的结构示意图，其中：

图2a为芯柱部分结构剖视图，图2b为芯柱部分结构透视图。

图3为本发明激活电路原理框图。

图4为本发明激活电路中供电电路原理图。

图5为本发明激活电路中时基电路原理图。

图6为本发明激活电路中MOS管驱动电路原理图。

图7为本发明开关控制电路部分原理图。

 

具体实施方式

如图1、图2所示。喇叭形罩状的芯柱1为玻璃材料制成，芯柱1下端为喇叭口8，上端封闭。外壳2罩在芯柱1上部，外壳2上端封闭，下端为壳口，外壳2下端的壳口形状与芯柱1上部形状匹配，外壳2下端壳口通过气密粘接与芯柱1上部连接为一体。由外壳2内壁、芯柱1上部围成的密闭空间3中充有作为放电气体的惰性气体。

惰性气体采用氦、氖、氩、氪、氙中的一种，或者是多种的混合气体。尤其适合采用氩气或者氖气。对放电气体的封入量只要能够保证开始并持续放电即可，通常放电气体的封入量能使外壳2内壁、芯柱1上部围成的密闭空间3内部的压强数处于为3000Pa~8000Pa内。

在芯柱1上部开有一对开口，开口中分别插入两个电极构成的电极对，两个电极长度不同，较短的电极4为活动电极，较长的电极5可为活动电极，也可以不是活动电极，活动电极是指含有镍铁合金的基金属构成的导体。在较短的电极4中间连接有作为热敏元件的双金属元件6，双金属元件6绕过较短的电极4顶端后向较长的电极5弯曲，并伸入两个电极4、5之间，当电极4、5上施加的电压过高时，活动插接的电极发生形变，双金属元件6与较长的电极5接触，从而使较长的电极5与较短的电极4电连接形成短路。

双金属元件为弯曲的片状，双金属元件含有一个由 22%Ni 、45%Mn、16%Ba、13%Fe、4%Ti构成的主动层和由32%Ni、 37%Mn、21%Ba、9%Fe、1%Ti构成的被动层。

电极对中两个电极4、5，或者是其中一个电极与芯柱1上部外壁结合处粘附有电子发射涂覆层，电子发射涂覆层须与电极紧密接触，从而构成电子发射部7。电子发射涂覆层由碳酸钾、有机溶剂、有机粘合剂经过混合搅拌后形成，其中碳酸钾优选纳米级的碱土碳酸钾，电子发射涂覆层中各组分的重量配比为：

碳酸钾                     2%-4%

有机溶剂                  90%-93%

有机粘合剂                 5%-6%。

激活电路给启辉器供电时，电极4、5分别交替引入脉冲交流电和外部220V交流电，对惰性气体放电。将含有碳酸钾的材料涂敷在喇叭玻璃上，通过高温500℃以上温度加热喇叭上的涂敷材料，使含有碳酸钾的涂敷材料受热分解，涂敷材料受热分解的化学式为K₂CO₃=K₂O+CO₂↑，此时CO₂气体被排掉，通过电子激活电路，将喇叭上的涂层K₂O激活，使其均匀涂在电子发射极上，进而使电极之间具有良好的电子发射能力。

在密闭容器的内部具有活动电极4和上述活动电极4成对的电极5，以及放电气体。激活电路给启辉器供电时，电极4、5分别交替引入脉冲交流电和外部220V交流电，对惰性气体放电。此放电容器填充的气体成分是由9%氦、23%氖、58%氩、10%氙经过混合组成的可电离的煤质，在室温的情况下，可电离的煤质的压力为3000帕斯卡，此电导体含有由铁镍（NiFe）合金构成的芯柱体。电子发射部7与含有配方数值为2%-4%碱土碳酸钾、90%-93%的有机溶剂、5%-6%的有机粘合剂经过混合搅拌后组成的含有钾物质的电子发射涂覆层相接触，通过对上述一对电极4、5施加脉冲状的直流电压， 电子发射部7被激活；将含有碳酸钾的材料涂敷在喇叭玻璃上，通过高温500℃以上温度加热喇叭上的涂敷材料，使含有碳酸钾的涂敷材料受热分解，涂敷材料受热分解的化学式为K₂CO₃=K₂O+CO₂↑，此时CO₂气体被排掉，通过电子激活电路，将喇叭上的涂层K₂O激活，使其均匀涂在电子发射极上，进而使电极之间具有良好的电子发射能力。

从芯柱1的喇叭口8向芯柱1中插入有排气管9、两个引线10。引线10在芯柱1内与电极4、5分别一一对应连接，并从芯柱1的喇叭口8引出与激活电路电连接。排气管9上端管口11设置在芯柱1上部侧壁上，使排气管9与外壳2内壁、芯柱1上部围成的密闭空间3连通。

芯柱1与排气管9、两个引线10装配时，从外侧挤压芯柱1上部外侧，从而使芯柱1内部的排气管9、两个引线10紧密排布在芯柱1中。挤压芯柱1的同时，从排气管9下端向芯柱1上部侧壁吹气，使芯柱1侧壁软化以形成供排气管9上端管口11安装的开孔，然后将排气管9上端管口11安装在芯柱1上部侧壁上形成的开孔中，这样就可以在不堵塞排气管9上端管口11的情况下，将排气管9上端管口11设置在芯柱1上部侧壁上。

外壳2内壁、芯柱1上部围成的密闭空间3充入惰性气体前，通过排气管9排出密闭空间3中的空气，然后再通过排气管9向密闭空间3中充入惰性气体，最后将排气管9下端封闭，使密闭空间3处于密闭状态。

如图3所示。一种非放射性物质启辉器的激活电路，包括有时基电路，引入外部220V交流电并供电至时基电路的供电电路，由外部220V交流电源供电并受时基电路输出的脉冲信号驱动将交流电转换成脉冲交流电的MOS管驱动电路，引入MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电并向启辉器供电的开关控制电路，控制开关控制电路的时间控制器，接入开关控制电路输出线上并限流开关控制电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电的限流器；

如图4所示。供电电路包括变压器TF1、二极管整流桥、滤波电容C7构成的滤波电路、稳压芯片U2构成的稳压电路，外部220V交流电经过连接器J4送入变压器TF1，经过变压器TF1降为低压后，再依次经过二极管整流桥全桥整流、滤波电路滤波、稳压电路稳压后供电至时基电路；

如图5所示。时基电路由型号为NE555的时基芯片U5及其外围阻容元件构成，供电电路输出的低压通过时基芯片U5及其外围阻容元件转化为低压脉冲信号，低压脉冲信号经过时基芯片的输出引脚OUT输出至MOS管驱动电路；

如图6所示。MOS管驱动电路包括三极管放大电路、MOS管Q7、二极管整流桥，时基电路输出的低压脉冲信号经过三极管放大电路放大后输入至MOS管Q7以驱动MOS管Q7，外部220V交流电源输送的交流电经过MOS管Q7控制的二极管整流桥后转换为脉冲交流电输出至开关控制电路；

如图7所示。开关控制电路由时间控制器控制，MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电送入开关控制电路，开关控制电路在时间控制器控制下，按一定时间周期交替输出脉冲交流电和外部220V交流电，开关控制电路交替输出的脉冲交流电和外部220V交流电经过限流器限流后送入启辉器中的电极。

时基芯片对MOS管驱动电路中的MOS管控制，时间控制器亦对MOS管控制。时基电路产生脉冲，通过MOS管驱动电路放大驱动大功率MOS管带动二极管整流桥以控制50Hz交流电得到交流脉冲电压。回路中串入限流器，使电流无法超出限定值，避免电流过大造成的危害，增加了系统安全性和稳定性。时基电路通过MOS管驱动电路得到交流脉冲电压，且脉冲的宽度和周期通过时基电路进行控制。

Claims (10)

1.一种非放射性物质启辉器，包括伸入密闭空间中的电极对，其特征在于：密闭空间中充有惰性气体，电极对中至少一个电极上附着含有碱金属氧化物的电子发射涂覆层。

2.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：包括有芯柱、罩在芯柱上并与芯柱连接为一体的外壳，所述芯柱为喇叭形的罩状，芯柱下端为喇叭口，芯柱上端封闭，所述外壳罩在芯柱上部并连接在芯柱上，外壳与芯柱上部合围形成密闭空间且密闭空间中充入有惰性气体，密闭空间中还设置有两个长短不一分别插接在芯柱顶部的电极，其中较短的电极上连接有绕过该电极顶端并向较长的电极弯曲的双金属元件，至少一个电极与芯柱上部外壁结合处附着有含有碳酸钾的电子发射涂覆层，电子发射涂覆层与对应的电极紧密接触构成电极的电子发射部，芯柱中设置有从芯柱的喇叭口穿入的排气管、两个引线，两个引线在芯柱中与电极一一对应连接并从芯柱喇叭口引出后与外部激活电路电连接，排气管上端管口设置在芯柱上部侧壁上，以连通排气管和所述密闭空间。

3.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：所述电子发射涂覆层由碳酸钾、有机溶剂、有机粘合剂混合搅拌后组成，其中碳酸钾优选纳米级的碱土碳酸钾，电子发射涂覆层中各组分的重量配比为：

碳酸钾                     2%-4%

有机溶剂                  90%-93%

有机粘合剂                 5%-6%。

4.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：外壳下端具有与芯柱喇叭形上部形状匹配的壳口，外壳下端与芯柱喇叭形上部气密粘接为一体。

5.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：两个电极中，较短的电极为活动电极，较长的电极或者为活动电极，或者为非活动电极；电极通过引线引入高电压时，电极发生形变，所述双金属元件为热敏元件，双金属元件含有一个由 22%Ni 、45%Mn、16%Ba、13%Fe、4%Ti构成的主动层和由32%Ni、 37%Mn、21%Ba、9%Fe、1%Ti构成的被动层，电极发生形变时，两个电极通过双金属元件连接形成短路。

6.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：惰性气体从排气管下端管口充入外壳与芯柱上部合围形成的密闭空间中，惰性气体充入后，排气管下端管口封闭。

7.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：充入密闭空间中的惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种，或者是多种的混合气，优选氩气或者氖气。

8.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：将含有碳酸钾的材料涂敷在喇叭玻璃上，通过高温500℃以上温度加热喇叭上的涂敷材料，使含有碳酸钾的涂敷材料受热分解，涂敷材料受热分解的化学式为K₂CO₃=K₂O+CO₂↑，此时CO₂气体被排掉，通过电子激活电路，将喇叭上的涂层K₂O激活，使其均匀涂在电子发射极上，进而使电极之间具有良好的电子发射能力。

9.根据权利要求1所述的一种非放射性物质启辉器，其特征在于：芯柱为玻璃材料制成。

10.一种非放射性物质启辉器的激活电路，其特征在于：包括有时基电路，引入外部220V交流电并供电至时基电路的供电电路，由外部220V交流电源供电并受时基电路输出的脉冲信号驱动将交流电转换成脉冲交流电的MOS管驱动电路，引入MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电并向启辉器供电的开关控制电路，控制开关控制电路的时间控制器，接入开关控制电路输出线上并限流开关控制电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电的限流器；

所述供电电路包括变压器、二极管整流桥、滤波电容构成的滤波电路、稳压芯片构成的稳压电路，外部220V交流电经过变压器降为低压后，再依次经过二极管整流桥全桥整流、滤波电路滤波、稳压电路稳压后供电至时基电路；

所述时基电路由型号为NE555的时基芯片及其外围阻容元件构成，供电电路输出的低压通过时基芯片及其外围阻容元件转化为低压脉冲信号，低压脉冲信号经过时基芯片的输出引脚输出至MOS管驱动电路；

所述MOS管驱动电路包括三极管放大电路、MOS管、二极管整流桥，时基电路输出的低压脉冲信号经过三极管放大电路放大后输入至MOS管以驱动MOS管，外部220V交流电源输送的交流电经过MOS管控制的二极管整流桥后转换为脉冲交流电输出至开关控制电路；

所述开关控制电路由时间控制器控制，MOS管驱动电路输出的脉冲交流电以及外部220V交流电送入开关控制电路，开关控制电路在时间控制器控制下，按一定时间周期交替输出脉冲交流电和外部220V交流电，开关控制电路交替输出的脉冲交流电和外部220V交流电经过限流器限流后送入启辉器中的电极。

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