CN1194374C - 具有双层灯管结构的冷阴极荧光灯管 - Google Patents

具有双层灯管结构的冷阴极荧光灯管 Download PDF

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Abstract

一种冷阴极荧光灯管，包括内层荧光灯管和套装在内层荧光灯管外面的外层玻璃管，所述内层荧光灯管与所述外层玻璃管分离设置，其间设置一间隙，所述冷阴极荧光灯管还包括封装在所述内层荧光灯管管端与所述外层玻璃管管端上的电极，其中，所述外层玻璃管的至少一个管端的内表面与所述内层荧光灯管的至少一个管端的外表面不接触，而是通过设置在该外层玻璃管管端和内层荧光灯管管端的电极连接在一起。本发明的冷阴极荧光灯管由于采用了双层灯管结构，故内层荧光灯管受外界环境温度变化的影响较小。而且，由于内层荧光灯管与外层玻璃管分离设置，内层荧光灯管管端与外层玻璃管管端不整体封装成一体，大大降低了两管管端因温差较大而造成的爆裂破损率。

Description

具有双层灯管结构的冷阴极荧光灯管
技术领域
本发明涉及气体放电灯，尤其涉及一种具有双层灯管结构的冷阴极荧光灯管。
背景技术
冷阴极荧光灯管因其发光强度高、发光均匀、灯管可做得极细且可以制成各种形状，故目前在液晶显示器、扫描仪、汽车仪表盘、微型广告灯箱和镜框制作等领域中获得了大量应用。在通常情况下，它作为上述产品的背景光源，是一种新颖的微型强光源。
冷阴极荧光灯管的工作电压主要取决于灯管本身的结构和材料(如灯管直径、灯管长度、管内气压、电极材料及其结构、灯管制造工艺等等)以及点灯回路的要求。因此，灯管制造完成后，其输出功率一般不会随工作电压的增加而有很大变化。灯管输出功率的增加(即灯管亮度的提高)主要依靠电流的增加。而灯管电流的增加将造成灯管两极温度的提高，从而造成整支灯管工作温度的提高。如果灯管局部受环境影响而降温，则相应部分的亮度也随即变暗，从而造成灯管亮度的不均匀。为了解决这一问题，市场上开发了一种双层管结构的冷阴极荧光灯管(见图1)。它包括内层荧光灯管3、设置在内层荧光灯管3两端的电极1、涂覆在内层荧光灯管3内壁表面上的荧光层5以及充于内层荧光灯管3内部的气体6、其特点是在内层荧光灯管3的外面再套装一支透明的玻璃管2，两管之间的间隙4内抽真空或充入一定气压的气体，外层玻璃管2的管端7与内层荧光灯管3的管端封接在一起。
图1所示的荧光灯管工作时，内层荧光灯管3由于有外层玻璃管2的阻隔，因此受外部温度变化及环境条件变化的影响较小，整支灯管的亮度均匀、工作稳定。即便环境温度相当低，内层荧光灯管3也可以在短时间内启动点燃并达到规定的亮度。
然而，图1所示的荧光灯管，其内层荧光灯管3的管端完全嵌入外层玻璃管2的管端内，即两管管端设置成一体。当环境温度较低时，两管的温差可达摄氏100度以上，其管端封接部位因两管玻璃受温差造成的应力作用极易产生爆裂，从而造成荧光灯管的报废。因此，此种荧光灯管的固有缺陷也极大地限制了其在各种环境下的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术课题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种适用于各种环境条件、能安全可靠使用的冷阴极荧光灯管。
根据本发明，提供一种冷阴极荧光灯管，包括内层荧光灯管和套装在内层荧光灯管外面的外层玻璃管，所述内层荧光灯管与所述外层玻璃管分离设置，其间设置一间隙，所述冷阴极荧光灯管还包括封装在所述内层荧光灯管管端与所述外层玻璃管管端上的电极，其中，所述外层玻璃管的至少一个管端的内表面与所述内层荧光灯管的至少一个管端的外表面不接触，而是通过设置在该外层玻璃管管端和内层荧光灯管管端的电极连接在一起。
根据本发明的冷阴极荧光灯管，其中，所述电极在位于内层荧光灯管管端与外层玻璃管管端之间的部位上设置一弹性消涨部分。
根据本发明的冷阴极荧光灯管，其中，所述电极的弹性消涨部分为电极的一个弯折段。
根据本发明的冷阴极荧光灯管，其中，所述电极的弹性消涨部分包括分别封装在外层玻璃管管端上和内层荧光灯管管端上的电极，以及连接在所述两电极之间的过渡部分。
根据本发明的冷阴极荧光灯管，其中，所述电极的弹性消涨部分包括在电极径向相对两侧交错形成的缺口。
本发明的冷阴极荧光灯管由于采用了双层灯管结构，故内层荧光灯管受外界环境温度变化的影响较小。而且，由于内层荧光灯管与外层玻璃管分离设置，内层荧光灯管管端与外层玻璃管管端不整体封装成一体，大大降低了两管管端因温差较大而造成的爆裂破损率。进一步，封装在内层荧光灯管管端与外层玻璃管管端之间的电极设置一个弹性消涨部分，可以完全吸收内外层两管因温差产生的应力，从而使冷阴极荧光灯管消除了爆裂破损现象。
附图说明
图1是表示现有技术的双层荧光灯管的结构示意图。
图2是表示根据本发明的第一个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。
图3是表示根据本发明的第二个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。
图4是表示根据本发明的第三个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。
图5是表示根据本发明的第四个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。
图6是表示根据本发明的第五个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。
具体实施方式
图2是根据本发明的第一个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。与图1所示的荧光灯管不同，其内层荧光灯管3的管端与外层玻璃管2的管端不是设置成一体，而是使两管基本上呈分离设置。内层荧光灯管3的管端端部与外层玻璃管2的管端端部仅仅是相对的两个表面相接触并封装在一起，也就是使外层玻璃管2管端内表面仅与内层荧光灯管3的管端外表面的弯曲斜坡部分或圆头部分相接触。与图1所示的荧光灯管相比，由于内层荧光灯管3的管端与外层玻璃管2的管端接触面积较小，而且是浅表接触，因此，大大减小了两管温差产生的应力，从而显著减少了灯管的爆裂破损。
为了进一步减小内外层两管之间的温差影响，可以采用具有不同膨胀系数的玻璃管分别制作内层荧光灯管3和外层玻璃管2。内层荧光灯管工作时约产生摄氏100度左右的高温，故采用膨胀系数小的玻璃，例如，采用膨胀系数为3.2×10-6/℃的高硼硅酸盐玻璃。外层玻璃管的温度较低，约接近环境温度，故采用膨胀系数较大的玻璃，例如，采用膨胀系数为4.0×10-6/℃的硼硅酸盐玻璃。这样，荧光灯管工作时，内外层两管温差产生的应力可以因两管玻璃膨胀系数的不同而得以减小，从而进一步降低了荧光灯管的爆裂破损。当然，这种采用具有不同膨胀系数的玻璃制作内外层两管的方案也适用于图1和图3至图6所示的灯管中。当应用于图1所示的灯管时，可以将灯管的爆裂破损率从原先的约60％下降到约30％。
图3是根据本发明的第二个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。参见图3，其中，内层荧光灯管3的管端与外层玻璃管2的管端不直接封接在一起，而是通过设置在两管管端的同一电极1保持两管之间的相对位置。这样，由于内外层两管的管端相互不直接接触，即外层玻璃管的管端内表面与内层荧光灯管的管端外表面不接触，而且，内外层两管之间有真空层隔绝，因此，荧光灯管工作时，内外层两管之间的温差不会直接反映到两管管端上，大大降低了荧光灯管的爆裂破损率。
图4是根据本发明的第三个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。参见图4，内外层两管的管端也不直接封接在一起，而是通过设置在两管管端的电极1连接在一起。其中，内层荧光灯管3的管端例如封装在钨镍电极11上，外层玻璃管2的管端例如封装在杜美丝电极12上。两种电极11和12通过焊接呈弹性地连接在一起，即，其中一种电极在与另一种电极相连的位置形成一个弹性消涨部分(如弯折段)13。这样，荧光灯管工作时，内外层两管由于温度不同产生的膨胀变形被上述电极的弹性部分13完全吸收，确保了双层灯管的荧光灯管不会因内外层两管温差引起的膨胀变形而发生爆裂破损。上述内外层两管也可以采用不同材料的玻璃制成，例如，内层荧光灯管3采用硼硅酸盐玻璃，使冷阴极荧光灯管亮度的光衰减小，灯管使用寿命延长。而外层玻璃管2例如采用钠钙玻璃、铅玻璃(俗称软玻璃)或铬玻璃等。当然，上述电极11和12也可以采用其它材料制成，它们可以由不同的两种材料分别制成，也可以由相同的一种材料制成。
图5是根据本发明的第四个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。参见图5，内外层两管的管端也不直接封接在一起，而是通过设置在两管管端的电极1连接在一起。电极的弹性消涨部分包括分别封装在外层玻璃管2管端上和内层荧光灯管3管端上的电极，以及连接在该两电极之间的过渡部分。图5A和5B分别示出了放大的该电极1的详细结构，它包括封装在外层玻璃管2管端上的钨电极14，封装在内层荧光灯管3管端上的钨电极15，以及连接(例如焊接)在两钨电极14与15之间的过渡部分，例如镍线16(见图5A)或镍带、镍合金线带17等(见图5B)。由于镍线或镍带具有良好的塑性而且较为柔软，与刚性的钨电极焊接后形成一个具有弹性缓冲构造的电极1，故由于内外层两管温度不同产生的膨胀变形被该电极1完全吸收，从而确保双层荧光灯管不会因膨胀应力而产生爆裂，完全消除了使用中发生破损的现象。较佳地，镍线16的长度方向可以与钨电极14和15的长度方向相垂直，即，如图5A所示，例如将钨电极14和15分别焊接到镍线16的上、下两端。而镍带17可以成形为弧形，即，如图5B所示，例如将钨电极14和15分别焊接到弧形镍带17的两端。如此形成的电极1在沿其长度方向上具有足够的弹性和缓冲程度。而直接封装在两管管端上的钨电极14与15的刚性和强度也足以支承着内层荧光灯管3，不影响灯管照明的位置并能保证灯管发光亮度的均匀性。
图6是根据本发明的第五个实施例的冷阴极荧光灯管的结构示意图。参见图6，内外层两管的管端通过设置在两管管端的电极1连接在一起。电极1为钨电极，图6A示出了放大的该电极1的详细结构，其位于内外层两管管端之间的部位的径向相对两侧交错(即非平行)地各开有一个缺口63和64。缺口63和64的开口深度约为电极1的直径的1/10-8/10，它们交错形成了电极1的一个弹性缓冲区域，可以完全吸收因内外层两管温差而产生的膨胀变形，确保双层荧光灯管不会因膨胀应力而产生爆裂，消除了灯管的破损现象。上述电极1也可以采用杜美丝电极配合苏打玻璃(即软玻璃)作灯管，或采用可伐电极或钼电极配合钼组玻璃作灯管。
以下进一步列出根据本发明设计的几个冷阴极荧光灯管的实例。
实例1
直管型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为1.8毫米，管长250毫米，内壁涂有色温为6500°k的荧光粉，管端设置钨镍焊接电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为2.6毫米，内径为2.0毫米，管长255毫米，管端封接在钨电极上，如图2所示。内外层两管之间的间隙例如为0.1毫米，亦可有极小部分接触，间隙内抽真空，真空度为1-20pa。冷阴极荧光灯管采用专用的点灯电路，其输入电压例如为12伏，输入电流例如为0.32安，管电流约为5.0毫安，管电压约为600伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约40000cd/m2的亮光，灯管光通量约达30Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏70-100度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
实例2
L型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为1.8毫米，管长420毫米，内壁涂有色温为7000°k的荧光粉，管端设置钨镍焊接电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为3.0毫米，内径为2.1毫米，管长426毫米，管端封接在钨电极上，如图3所示。内外层两管之间的间隙例如为0.15毫米，亦可有极小部分接触，间隙内抽真空，真空度为1-20pa。冷阴极荧光灯管采用的点灯电路，其输入电压例如为12.5伏，输入电流例如为0.46安，管电流约为7毫安，管电压约为700伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约为42000cd/m2的亮光，灯管光通量约达170Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏80-100度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
实例3
直管型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用高硼硅酸盐玻璃(膨胀系数约为3.2×10-6/℃)，外径为1.8毫米，管长140毫米，内壁涂有色温为7000°k的荧光粉，管端设置钨镍焊接电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用硼硅酸盐玻璃(膨胀系数约为4.0×10-6/℃)，外径为3.0毫米，内径为2.1毫米，管长146毫米，管端封接在钨电极上，如图3所示。内外层两管之间的间隙例如为0.15毫米，亦可有极小部分接触，间隙内抽真空，真空度为1-20pa。冷阴极荧光灯管采用的点灯电路，其输入电压例如为13.4伏，输入电流例如为0.19安，管电流约为5毫安，管电压约为370伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约为42000cd/m2的亮光，灯管光通量约达60Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏70-100度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
实例4
直管型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为1.8毫米，管长164毫米，内壁涂有色温为6800°k的荧光粉，管端设置钨镍焊接电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用钠钙玻璃，外径为2.6毫米，内径为2.0毫米，管长172毫米，管端封接在杜美丝电极上，内外层两管管端电极之间用杜美丝弯成弓型，如图4所示。内外层两管之间的间隙例如为0.1毫米，亦可有极小部分接触，间隙内抽真空，真空度为1-20pa。冷阴极荧光灯管采用的点灯电路，其输入电压例如为8.5伏，输入电流例如为0.18安，管电流约为1.5毫安，管电压约为560伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约为22000cd/m2的亮光，灯管光通量约达40Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏70-90度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
实例5
直管型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为2.6毫米，管长240毫米，内壁涂有色温为6300°k的荧光粉，管端设置钨电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为4.0毫米，内径为2.9毫米，管长250毫米，管端封接在钨电极上，内外层两管管端电极之间设置镍线或镍带，如图5所示。内外层两管之间的间隙例如为0.15毫米，亦可有极小部分接触，间隙内抽真空，真空度为1-20pa。冷阴极荧光灯管采用的点灯电路，其输入电压例如为11.3伏，输入电流例如为0.29安，管电流约为6.0毫安，管电压约为500伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约为36000cd/m2的亮光，灯管光通量约达130Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏80-100度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
实例6
型冷阴极荧光灯管的内层荧光灯管3例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为1.8毫米，管长164毫米，内壁涂有色温为6800°k的荧光粉，管端设置钨电极，灯管内部充入氖氩混合气和汞蒸气。外层玻璃管2例如采用硼硅酸盐玻璃，外径为2.6毫米，内径为2.0毫米，管长174毫米，管端封接在钨电极上，内外层两管管端之间的钨丝上下对称地相对180度角各开一个缺口，如图6所示。内外层两管之间的间隙例如为0.1毫米，内外层两管玻璃之间可有部分接触，两管间隙内抽真空，真空度约为10pa。冷阴极荧光灯管采用的点灯电路，其输入电压例如为12伏，输入电流例如为0.23安，管电流约为5.0毫安，管电压约为420伏。本例冷阴极荧光灯管能发出表面亮度约为51000cd/m2的亮光，灯管光通量约达80Lm以上。内层荧光灯管3的表面温度约为摄氏90-100度，外层玻璃管2的表面温度略高于环境温度。
以上所述本发明的各个实施例和实例旨在有助于对本发明的冷阴极荧光灯管的理解和了解，在不脱离本发明所附权利要求书的范围内，本领域的熟练人员还可对此作出各种变换和改进，但这种变换和改进均属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种冷阴极荧光灯管，包括内层荧光灯管和套装在内层荧光灯管外面的外层玻璃管，所述内层荧光灯管与所述外层玻璃管分离设置，其间设置一间隙，所述冷阴极荧光灯管还包括封装在所述内层荧光灯管管端与所述外层玻璃管管端上的电极，其特征在于，所述外层玻璃管的至少一个管端的内表面与所述内层荧光灯管的至少一个管端的外表面不接触，而是通过设置在该外层玻璃管管端和内层荧光灯管管端的电极连接在一起。
2.如权利要求1所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述电极在位于内层荧光灯管管端与外层玻璃管管端之间的部位上设置一弹性消涨部分。
3.如权利要求2所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述电极的弹性消涨部分为电极的一个弯折段。
4.如权利要求2所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述电极的弹性消涨部分包括分别封装在外层玻璃管管端上和内层荧光灯管管端上的电极，以及连接在所述两电极之间的过渡部分。
5.如权利要求4所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述两电极为钨电极，所述过渡部分为连接在两钨电极之间的镍线、镍带或镍合金线带。
6.如权利要求2所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述电极的弹性消涨部分包括在电极径向相对两侧交错形成的缺口。
7.如权利要求6所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述缺口的开口深度为电极直径的1/10-8/10。
8.如权利要求1至7任一所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述内层荧光灯管与外层玻璃管由具有不同膨胀系数的玻璃制成。
9.如权利要求8所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，外层玻璃管的膨胀系数大于内层荧光灯管的膨胀系数。
10.如权利要求1至7任一所述的冷阴极荧光灯管，其特征在于，所述内层荧光灯管与外层玻璃管由相同的玻璃制成。
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