CN1309011C - 具有三维结构的无电极荧光灯和用于制造该荧光灯的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种无电极荧光灯以及用于制造该荧光灯的方法。本发明的无电极荧光灯具有三维结构的放电管，它包括：闭环管状放电管，其中，穿过放电管的中心线在三维空间中形成三维结构的虚拟闭合弯曲表面；芯；线圈，该线圈绕着芯缠绕，线圈通过在芯中产生磁场而向放电管提供电磁能；以及射频电源，通过射频电保持在放电管中产生的放电，其中，将由射频电源产生的所述射频电供给线圈，随时间变化磁场由被供给的射频电感应产生，且电磁能通过感应磁场供给放电管，放电管包括：两个U形管状部分；以及连接部分，该连接部分连接两个U形管状部分，以便形成闭环；其中，U形管状部分包括两个直管状部分和弯曲管状部分，弯曲管状部分至少部分由芯环绕。

Description

具有三维结构的无电极荧光灯和 用于制造该荧光灯的方法

技术领域

本发明涉及一种具有三维(3-D)结构的无电极荧光灯以及用于制造该荧光灯的方法。特别是，本发明涉及一种具有管状结构的无电极荧光灯，该管状结构可以很容易制造，并设置成三维立体结构，以便减小安装空间和提高照明强度，本发明还涉及制造该荧光灯的方法。

背景技术

荧光灯是一种普遍用于各种照明系统中的灯。通常，荧光灯包括：光透射放电管，例如玻璃、石英等，它涂覆有荧光层；电极，用于在该放电管中放电；以及放电气体，例如水银蒸气、缓冲气体等，它们密封在该放电管中。当向该电极供电时，密封的放电气体产生放电，且在该放电管中产生等离子体。然后，在等离子体中的电子激励在放电管内表面上的荧光材料，以便使它们发出可见光。

如上所述，因为普通荧光灯响应由电极产生的放电而产生等离子体，该电极由于等离子体中的离子溅射作用而损坏。这是荧光灯的寿命长度缩短和输入功率受到限制的一个原因。

为了克服这些缺陷并使荧光灯有较长寿命和较高输出的普通无电极荧光灯如图1所示。通常，无电极荧光灯包括：如图1所示的闭环型放电管；芯，该芯在闭环型放电管的预定区域上环绕布置；以及线圈，该线圈环绕该芯缠绕。

当向该线圈供给预定频率的电时，感应产生随时间变化磁场，因此，放电管内的等离子体由响应随时间变化磁场的感应电动势而产生，且一直保持该等离子体，直到切断电源。

众所周知，在放电管内感应产生的感应电动势由法拉利定律支配，且感应电动势可以由以下等式表示。

(数学等式1)

×E＝-δB/δt

该感应电动势使等离子体中的电子产生积聚能量，该电子通过碰撞将加速能传递给其它中性气体微粒。因此，碰撞和离子化持续在等离子体内发生，且电荷可以通过重新组合和补偿表面损失而持续供给。

其中，通过激励荧光层而产生可见光，该激励由感应耦合产生的等离子体内的电子引起，这与普通荧光灯的原理相同。因此省略对它们的详细说明。

如上所述，在普通感应耦合无电极荧光灯中，环绕放电管布置的芯(core)不仅起到与变压器芯或铁氧体磁芯相同的作用，而且起到防止磁场向外损失、通过将磁场保持在芯内而提高变电效率、以及能够开始和保持放电的作用。

同样，感应耦合无电极荧光灯并不需要在放电管中的电极。因此，可以提供有相对较长使用寿命的荧光灯。因为可以提供较高功率，同时不用担心由于电极材料溅射而引起的磨损，因此可以提供较高输出功率的荧光灯。且因为不会产生挥发性材料的溅射和不同产生挥发性材料和水银的混合物，因此光通量的下降将明显减小，该挥发性材料例如电子发射材料。

直到现在，已经公开了各种无电极荧光灯。Anderson公开了一种闭环型的管状无电极荧光灯，该荧光灯的放电电流为0.25和1.0安培之间，而缓冲气体压力在0.5和5托之间(美国专利No.3500188)。而Godyak等公开了一种闭环型的管状无电极荧光灯，该荧光灯的水银蒸气和缓冲气体的压力小于大约0.5托，与Anderson(美国专利No.3500188)不同。此外，Godyak等公开的灯的一个主要特征是在工作时放电电流等于或大于大约2安培，以便获得比Anderson公开的灯更高的效率。

如图2所示，为了改进所述Anderson类型的、具有过重芯的简单放电管，Godyak等并没有制造具有简单闭环结构的放电管，而是使该放电管具有在它的一部分进行颈缩的结构，并通过使芯在它的一部分进行颈缩而减小它的直径和重量，从而降低灯组件的重量。此外，它们提供了稍微复杂的、用于制造放电管的方法。

不过，因为上述无电极荧光灯有简单的平面结构，因此光的分布并不均匀。因此，从尺寸和结构方面考虑，该灯并不适于代替用于建筑物中并用于向下照明的荧光灯或高输出功率的灯。也就是，在大部分建筑物中，荧光灯或高输出功率灯用于照明系统，并用于局部照明和向下照明，它们具有安装在天花板或壁中的结构。上述无电极荧光灯在用于现有的照明系统时有问题，因为放电管有平面闭环结构。

而且，还提出了几种灯结构，用于使无电极荧光灯能代替现有的荧光灯或现有的高输出功率灯(例如美国专利No.5767617、No.5959495等)，但是这些方法将难以制造，因此使灯单元的成本增加。

发明内容

本发明用于解决前述问题，本发明提供了一种无电极荧光灯，该荧光灯有很容易制造的管状结构，并由三维立体结构构成，本发明还提供了用于制造该荧光灯的方法。

此外，本发明的另一目的是提供一种具有三维立体结构的无电极荧光灯，它可用于普通白炽灯和/或普通照明系统所用的插座，本发明还提供了用于制造该荧光灯的方法。

本发明提供了一种具有三维结构的无电极荧光灯，它包括：

闭环管状放电管，该闭环管状放电管封闭有放电气体，所述管在内表面上涂覆有荧光层，并由可透射光材料制成，其中，穿过所述放电管的中心线在三维空间中形成三维结构的虚拟闭合弯曲表面；

至少一个芯，该芯环绕所述放电管的至少一部分，所述芯由透过率比空气更大的材料制成；

至少一个线圈，该线圈绕着所述至少一个芯缠绕，所述线圈通过在所述芯中产生随时间变化磁场而向所述放电管提供电磁能；以及

射频电源，该射频电源向所述线圈供给射频电，这样，通过所述射频电保持在所述放电管中产生的放电，其中，将由所述射频电源产生的所述射频电供给所述线圈，所述随时间变化磁场由被供给的所述射频电感应产生，且所述电磁能通过感应磁场供给所述放电管，

所述放电管包括：两个U形管状部分；以及连接部分，该连接部分连接两个U形管状部分，以便形成闭环；

其中，所述U形管状部分包括两个直管状部分和连接所述两个直管状部分的弯曲管状部分。

由射频电源(RF源)产生的电供给线圈。响应于供给的RF电，在线圈内产生随时间变化磁场。最后，根据感应的磁场向具有闭环结构的管状放电管内部供电。

如图15所示，本发明的放电管可以通过限定由穿过放电管的中心线形成的虚拟(virtual)闭合曲线以及由该闭合曲线形成的虚拟闭合弯曲表面而进行详细说明。在本说明书中，“穿过放电管的中心线”定义成“沿放电管的纵向方向连接该放电管的所有横截面的中心点的线”，“虚拟闭合曲线”定义成“由穿过放电管的中心线形成的闭合曲线”，而“虚拟闭合弯曲表面”定义成“由虚拟闭合曲线在3-D空间内形成的闭合弯曲表面”。

图15a表示了由普通无电极荧光灯的放电管形成的闭合弯曲表面152，该闭合弯曲表面为二维(2-D)椭圆或圆形形状，能够包含在一个平面内。顺便说明，图15b表示了可以确定于本发明实施例的放电管内的虚拟闭合曲线153、由该虚拟闭合曲线形成的虚拟闭合弯曲表面154，该虚拟闭合弯曲表面形成弯曲的U形闭合弯曲表面。

简而言之，尽管根据普通无电极荧光灯而由虚拟闭合曲线151形成的虚拟闭合弯曲表面152具有平面(2-D)结构，而本发明的闭合弯曲表面有3-D结构。

本发明还提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

第二弯曲工序，用于在远离所述材料管的各端预定距离的各点处使所述材料管的部分弯曲成预定角度，以便形成连接部分；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述第二弯曲工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

本发明又提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述第二弯曲工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

第二弯曲工序，用于在远离所述材料管的各连接点预定距离的各点处使所述连接材料管的各U形部分弯曲成预定角度；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

本发明还提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

涂覆工序，用于使具有预定长度的材料管的内表面涂覆有荧光层；

连接部分形成工序，用于在靠近所述材料管的两端的预定区域处分别形成连接部分；

密封工序，用于密封所述材料管的两端；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述涂覆工序、所述连接部分形成工序和所述密封工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应连接部分处连接在一起；

排气管形成工序，用于在所述连接的材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述连接的材料管的内部排气；

弯曲工序，用于在远离各材料管的纵向中心点的各点处使各所述连接的材料管弯曲成预定角度，以便使各材料管形成U形；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

本发明又提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

密封工序，用于密封所述第一材料管的两端；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述密封工序；

连接部分形成工序，用于在靠近所述第一和第二材料管的两端的预定区域处分别形成连接部分；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

本发明再提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

密封工序，用于密封所述第一材料管的两端；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述密封工序；

材料管连接工序，用于在所述第一和第二材料管的预定区域中形成连接孔，并通过使一连接管的两端在相应一个所述连接孔处连接，从而通过所述连接管而连接所述材料管；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

本发明又提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序和所述涂覆工序；

连接管涂覆工序，用于使分别有预定长度的第一和第二连接管的内表面涂覆有所述荧光层；

排气管形成工序，用于在所述第一或第二连接管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管和所述连接管的内部排气；

密封工序，用于密封各所述连接管的两端；

连接孔形成工序，用于在所述第一和第二连接管的预定区域分别形成连接孔，其中，所述第一和第二材料管分别在所述连接孔处与所述连接管连接；

连接工序，用于分别将所述第一和第二材料管的端部与所述第一连接管相连，并使所述第一和第二材料管的另一端与所述第二连接管相连；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管以及所述第一和第二连接管的内部进行排气，并将预定放电气体引入它们中；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接管的预定区域上。

本发明还提供了一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成椭圆形材料管；

涂覆工序，用于使所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

材料管连接工序，用于使所述材料管的一端与另一端连接；

排气管形成工序，用于在闭合椭圆形的所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管的内部排气；

弯曲工序，用于在所述材料管的、远离中心点的点处分别使所述材料管的预选U形部分弯曲成预定角度；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述椭圆形材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述椭圆形材料管中；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述闭环和椭圆形材料管的预定区域上。

附图说明

图1是表示普通感应类型无电极荧光灯的示意图。

图2是表示另一普通感应类型无电极荧光灯的示意图。

图3是表示本发明第一实施例的无电极荧光灯的示意图。

图4是表示本发明第二实施例的无电极荧光灯的示意图。

图5是表示本发明第三实施例的无电极荧光灯的示意图。

图6是表示根据本发明的光分布的曲线图。

图7是表示本发明第四实施例的无电极荧光灯的示意图。

图8是表示本发明第五实施例的无电极荧光灯的示意图。

图9是表示本发明第六实施例的无电极荧光灯的示意图。

图10是表示本发明第七实施例的无电极荧光灯的示意图。

图11是表示本发明第一实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法。

图12是表示本发明第二实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法。

图13是表示本发明第三实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法。

图14是表示本发明第四实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法。

图15是表示由本发明第一实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的放电管形成的虚拟闭合曲线和虚拟闭合弯曲表面的视图。

具体实施方式

下面将参考附图介绍优选实施例。

图3表示了本发明实施例的无电极荧光灯的结构的示意图。

根据本发明实施例，无电极荧光灯包括：光透射放电管120，该光透射放电管120具有封闭了缓冲气体的封闭管状结构，其中，由虚拟闭合曲线形成的虚拟闭合弯曲表面具有三维空间结构，且该该光透射放电管的内表面上有荧光层；一个或多个芯110，该芯110由可透性比空气更高的材料制成，并布置成包围该放电管的一部分；一个或多个线圈，该线圈环绕该芯缠绕，以便通过线圈内部的感应磁场而向该放电管供电；射频电源(“RF源”)，用于通过向线圈供给射频电(RF电)而保持该放电管内的放电。

在RF电源中产生的电供给线圈，从而引起随时间变化电场。且根据该随时间变化电场向闭环结构管状放电管供电。

如图3所示，放电管、芯和线圈连接在一起，从而形成本发明的无电极荧光灯。根据本发明的实施例，RF源可以与放电管、芯和线圈相连，或者它可以设置成与它们分离。为了使本发明的无电极荧光灯能代替普通白炽灯或普通高输出功率灯，希望RF电源能与其余部件相连。优选是，RF源与位于无电极荧光灯的底端和插座之间的连接部分相连。

通常，在放电过程中，随着荧光材料的蒸发以及由于放电电荷而引起荧光层中的物质的脱气，放电管内部的压力逐渐增加。放电特征易受压力变化的影响，因此，放电管内部的压力增加是减小灯的寿命的一个因素。因此，真空度应当保持超过预定时间，这可以防止减小灯的使用寿命，并使灯的工作保持稳定。其中，真空度定义成真空程度，它由剩余空气的压力表示。单元可以采用Pa、mmHg、托等。

在本发明中，一个主要特征是，具有三维结构的无电极荧光灯包括压力等于或大于0.5托的水银蒸气和缓冲气体，以便获得最大输出功率和最大使用寿命，因此，该灯在相对较高压力范围内工作。在高压范围内，由于放电对压力增加不敏感的优点，该灯能够稳定工作。

图4表示了本发明另一实施例的无电极荧光灯的结构。

根据本实施例，图4表示了包括彼此相连的无电极荧光灯的放电管120和芯110的结构的平面图(见图4a)、正视图(见图4b)和侧视图(见图4c)。

图4中所示的本发明无电极荧光灯包括两个U形管状部分，这两个U形管状部分分别具有两个直管状部分121、122和弯曲管状部分125，它们通过在灯的底端的连接管状部分128而形成闭合曲线。

在上述中，“直管状部分”定义成U形管状部分的直部分，“弯曲管状部分”定义成U形管状部分的、位于两个直部分之间的弯头部分，而“连接部分”定义成分别与两个不同放电管的相应两端相连的部分。在上述中，直管状部分、弯曲部分和连接部分分开，以便解释放电管的结构，因此，它们并不是独立结构，而是可以在实际制造过程中通过单个管形成。在下面所实施例中，各部分的名称用于相同的意思。

图5是本发明还一实施例的无电极荧光灯的结构的示意图。根据该实施例，图5表示了包括彼此相连的无电极荧光灯的放电管120和芯110的结构的平面图(见图5a)、正视图(见图5b)和侧视图(见图5c)。

图5中所示的本发明无电极荧光灯包括两个U形管状部分，这两个U形管状部分分别包括两个直管状部分121、122和弯曲管状部分125，它们通过位于灯的上端的连接管状部分128而形成闭合曲线，但是与如图4所示包括彼此平行的两个直管状部分的普通U形管不同，该U形管包括以预定角度向内倾斜(沿使两个U形管的端部彼此接近的方向)的两个直管状部分，且它们自身也以预定角度向内倾斜。

同样，通过使直管状部分以预定角度向内倾斜，也可以实现改进光分布特征的主要效果。光分布特征的改进效果如图6所示。

图6a表示了将直线形灯安装在照明系统中时的情况，该照明系统具有用于普通白炽灯的抛物线形反射器。因为无电极荧光灯实际上是区域光源，与实际认为是点光源的白炽灯不同，它有预定长度，因此，在灯的侧表面上产生的光不能直接向前面发射。该光通过反射器反射并前进。不过，反射的反射率不能达到100％，因此，它会导致照明效率降低。

图6b表示了安装本发明实施例的荧光灯的情况。当使用向内倾斜预定角度“a”的放电管时，在灯的侧表面上产生的光可以直接朝着灯的前面前进，而不通过反射器的反射，因此，可以获得提高照明效率的效果。此外，当产生光的点离开焦点时，如图6a中A1所示，在反射器上反射的光可以在没有方向性的情况下发射，当使用向内倾斜的放电管时，与图6a的情况相比，在反射器上被反射的光可以更加对着灯的前面。因此，可以提高照明的方向性。特别是，在局部照明和向下照明时有很好的效果。

在本发明中，如上所述，介绍了向内倾斜预定角度的形状。不过，不用说，具有两个彼此平行的直管状部分121、122的形状，U形管状部分自身并不倾斜，而是彼此平行，或者两个U形管状部分甚至向外倾斜预定角度，这些情况都在本发明的范围内，图中所示具有倾斜直管状部分121、122的形状或倾斜U形管状部分只是用于表示本发明特征的优选实施例。

图7是表示根据本发明还一实施例的无电极荧光灯的结构的示意图。

如图7所示，灯具有利用连接部分使两个U形管状部分彼此连接的结构。同样，该灯的结构可以包括以预定角度向内倾斜的两个U形管状部分，参考图5。

在图4至图7的实施例中，只介绍了连接两个U形管状部分的结构。本发明的范围并不由上述实施例限制。还有，也可以采用使三个或更多U形管状部分连接在一起的结构。

图7d是表示连接三个U形管状部分的结构的视图。还有，也可以参考图4至7的实施例构成各种结构。

图8表示了具有螺旋扭绞结构的另一实施例。

图8表示了根据本实施例连接无电极荧光灯的放电管和芯的结构的平面图8a、正视图8b和侧视图8c。

因为本实施例的螺旋结构可以在同样容积中有最长长度，该结构适用于较高输出功率。在本发明中，扭绞在一起的两个螺旋管状部分有双绕线圈形状，并通过在上端的弯曲管状部分12而连接。此外，两个螺旋管状部分通过在底端的连接部分128形成闭环，芯110与该连接部分128相连。两个螺旋管状部分和弯曲管状部分彼此连接，从而形成一个螺旋结构。因此，螺旋管状部分和弯曲管状部分并不物理分离，只是为了便于说明。

在上述中，在实际制造过程中，扭绞在一起的两个螺旋管状部分和连接部分不仅能够分别形成单个管，而且还形成独立部件。在下面的实施例中，螺旋管状部分和连接部分可以用于相同的意思。

图8d表示了另一实施例，在放电管的结构中，螺旋管状部分沿纵向方向朝着弯曲管状部分以预定角度变窄。因此可以改进光分布特征。

图9是表示根据本发明还一实施例的无电极荧光灯的结构的示意图。图9表示了另一实施例，其中，如上述图8所示扭绞在一起形成双绕线圈的两个螺旋管状部分与两个相应螺旋管状部分相连，从而形成闭环。

在本实施例中，放电管包括：第一螺旋管状部分121；第二螺旋管状部分122，该第二螺旋管状部分122与第一螺旋管状部分121进行扭绞，以便形成双绕线圈形状；第一弯曲管状部分125，该第一弯曲管状部分125使第一螺旋管状部分121的一端与第二管状部分122的一端相连；第三螺旋管状部分123；第四螺旋管状部分124，该第四螺旋管状部分124与第三螺旋管状部分进行扭绞，以便形成双绕线圈形状；第二弯曲管状部分126，该第二弯曲管状部分126使第三螺旋管状部分123的一端与第四螺旋管状部分124的一端相连；第一连接部分128，该第一连接部分128使第一螺旋管状部分121的另一端与第三螺旋管状部分123的另一端连接，并部分由一个芯环绕；以及第二连接部分129，该第二连接部分129使第二螺旋管状部分122的另一端与第四螺旋管状部分124的另一端连接，并部分由另一个芯环绕。因此，放电管整个形成闭环，并有3-D形状。应当知道，如上所述，为了便于说明，将螺旋管状部分、弯曲管状部分和连接部分分开，但是在实际制造过程中也可以形成单个放电管。

图10是表示本发明另一实施例的无电极荧光灯的结构的示意图。而且，图10表示了上面图8所示的另一实施例。

图10表示了这样的结构，它连接相互扭绞的两个螺旋管状部分以便形成双绕线圈形状，并将具有相同形状的另外两个螺旋管状部分连接在一起，从而形成闭环。还有，与参考图8详细介绍的本发明相同的原理用于图10所示的实施例，因此省略详细说明。

在上面的实施例中，放电管的形状通过使放电管的整个形状分成几个部分而进行说明。这只是便于理解和说明，而不是为了表示在制造过程中的各个单元部分。例如，在上述实施例中，第一螺旋管状部分121、第二螺旋管状部分122等并不是只能通过弯曲单个管来制造，而是也可以通过连接几个预先弯曲的管或通过弯曲预先连接在一起的几个管来制造。

此外，在上述实施例中，应当知道，弯曲管状部分125等并不是表示为各部分物理分离，而是为了便于说明只用于连接的部件。

下面将参考附图介绍制造方法。

图11是表示根据本发明实施例的、具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法的示意图。

放电管是封闭有气体的电管。下面将以制造放电管的方法为中心介绍该荧光灯的制造方法。图11a是表示切成预定长度的、用于放电管的材料管(下文中称为“材料管”)的视图。

优选是，材料管为光可透射、并易于制造。通常使用玻璃管。通常，钠玻璃和钾玻璃用于材料管，还可以使用硼-二氧化硅玻璃、硅酸铝、铝二氧化硅以及石英玻璃。另外，其它合适材料也可以用于材料管，本发明并不局限于上述实施例。

下面将详细介绍图11中所示的无电极荧光灯的制造方法。

执行第一弯曲工序，即，使切成预定长度的材料管弯曲，以便形成U形(见图11b)。

在第一弯曲工序中，两个直管状部分可以完全平行、相互形成锐角或相互形成钝角。下面，在第一弯曲工序中将考虑到上述所有情况。

将荧光层涂覆在弯曲成U形的材料管的内表面上。荧光层包括沉淀剂、粘接剂、溶剂、荧光剂、分散剂等。

在完成涂覆工序后，进行第二弯曲工序，即，使直管状部分的、从各端测量时具有预定长度的各部分相对于由该U形管的中心线形成的闭合弯曲表面以预定角度弯曲，从而形成连接部分。

“连接部分”表示连接两个不同U形管状部分的端部的部分，如上面图4的实施例所述。在本实施例中，连接部分是连接两个不同U形管状部分的部分。

在第二弯曲工序中，连接部分可以相对于由U形管的中心线形成的闭合弯曲表面而弯曲成直角、锐角或钝角。

优选是，当进行第二弯曲工序以便形成锐角时，可以获得如上述图5的结构，因此，通过使直管状部分121、122向内倾斜预定角度而获得改进光分布特征的主要效果。

在第二弯曲工序之后，进行排气管形成工序，以便使放电管的内部排气。这时，排气管可以这样形成，即通过安装在预先形成于材料管中的排气孔上，或者通过在形成排气孔的情况下对材料管快速抽吸。为了便于进行排出和引入气体的工序，在本实施例中通常安装预定长度的排气管。

根据本发明，重复第一弯曲工序、涂覆工序和第二弯曲工序，以便制造图11c所示具有预定长度的第二材料管。

进行材料管连接工序，即，使材料管在相应端部连接在一起，如图11e。

进行排出和引入工序，即，从连接在一起的第一和第二材料管的内部进行排气，并通过排气管引入气体。然后取下排气管。

当执行图11a至11e的工序并通过连接两个U形材料管而形成3-D立体结构时，通过将芯和线圈安装在连接材料管的预定区域，可以完成无电极荧光灯的制造。

另一方面，图11g的结构由图11e的结构转变而成，以便并通过考虑荧光灯的光的线性而提高荧光灯的照明强度和效率。图11g的结构可以这样形成，即在第二弯曲工序中，连接部分弯曲更大，以便相对于闭合弯曲表面形成锐角。

另一方面，即使当在不同于上述工序顺序的情况下在连接工序(见图11e)之后进行第二弯曲工序时，也可以获得相同的结果。当首先通过第一弯曲工序形成U形材料管，然后在材料管的内表面上涂覆荧光层，然后使材料管在相应端连接在一起，并最后进行第二弯曲工序以形成图11f或11g的形状时，也可以制造形状与前述实施例相同的无电极荧光灯。

还有，当在使两个材料管连接在一起之后进行弯曲工序时，可以获得相同的结果。也就是，可以对图11h中的材料管进行涂覆工序，然后进行连接部分(见图11i)。

对具有连接部分的材料管的两端进行密封(见图11j)。

在以与图11i和图11j相同的方法制成第二材料管之后，两个材料管通过相应连接部分连接在一起(见图11k)。

形成排气管，且连接在一起的材料管弯曲成U形。随后的工序与上述相同，这些工序例如排出和引入气体的工序、取下排气管的工序以及安装芯和线圈的工序。这样，可以获得具有与上述相同形状的无电极荧光灯。

另外，如果在第二材料管制造工序中制成安装有排气管的第二材料管之后，在材料管连接工序中进行排气管取下工序，也可以获得与上述实施例相同形状的无电极荧光灯。

图12是表示根据本发明另一实施例具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法的示意图。

在图12a至图12c中的工序与在图11中所示的第一弯曲工序、涂覆工序以及排气管形成工序相同，因此省略对它们的详细说明。在本实施例的第一弯曲工序中，图中代表性地表示了具有形成锐角的两个直管形部分的U形材料管，但是也可以考虑有彼此平行的两个直管形部分或有形成钝角的两个直管形部分。

在第一弯曲工序之后，进行涂覆工序和排气管形成工序，并进行密封工序，以便在两端密封第一材料管。密封区域的形状为扁平形状或圆拱形。另外，根据情况也可以为各种形状。

为了以与上述实施例相同的方式制造3-D结构，通过重复图12a和图12b中的工序而制成第二材料管，然后在第一和第二材料管上形成连接部分。包括连接孔和凸出部分的连接部分将形成凸出形状，以便使材料管彼此连接。

在连接部件形成工序之后，材料管在相应端彼此连接(见图12f)。

通过排气管使第一和第二材料管的内部排气，然后引入预定放电气体，最后取下该排气管。

当进行图12a至图12f的工序时，通过连接两个U形材料管而形成3-D立体结构形状，如图12g所示，通过将芯和线圈安装在连接的材料管的预定区域11上而完成无电极荧光灯的制造。

图12h是表示在使用连接孔的连接工序中使用连接管而将材料管连接在一起的还一实施例。在上述中，“连接管”定义成在两端连接不同放电管的部分。

在材料管连接工序中，无电极荧光灯可以这样制造，即在第一和第二材料管的预定区域处形成连接孔，且材料管在相应端部通过连接管连接在一起。

当连接管通过第二弯曲工序而弯曲时，如图12i所示，各排气管的两端可以更靠近荧光灯的中心轴线，如图12f所示。这时，由于荧光灯发出的光的直线性，可以提高荧光灯的照明强度和效率，如上述实施例相同。

图13是表示根据本发明还一实施例具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法的示意图。

在本实施例的第一弯曲工序中，图中代表性地表示了具有形成锐角的两个直管形部分的U形材料管。

将荧光层涂覆在弯成U形的材料管的内表面上的涂覆工序以及重复第一弯曲工序和涂覆工序以制造第二材料管的第二材料管制造工序与图11中所示相同。

连接管(见图13c)切成预定长度，进行连接管涂覆工序，即，用荧光层涂覆第一和第二连接管的内表面。

进行排气管形成工序，即，排气管安装在第一和第二连接管的预定区域，以便使该连接管和材料管内部排气，然后进行在两端密封连接管的密封工序(见图13)。当在两端密封连接管时，密封区域的形状为扁平或圆拱形，与上述实施例相同。另外，根据情况也可以为各种形状。

连接孔形成于第一和第二连接管的预定区域，以便使第一和第二材料管分别与第一和第二材料管连接(见图13f)。第一材料管的一端和第二材料管的一端在相应连接孔处与第一连接管进行连接。第一材料管的另一端和第二材料管的另一端也在相应孔处与第二连接管进行连接(见图13g)。

连接在一起的第一和第二材料管以及第一和第二连接管的内部进行排气，并通过排气管引入气体。然后取下排气管。

当通过用连接管将两个U形材料管连接在一起而形成3-D立体结构时，如图13h所示，通过将芯和线圈安装在连接的材料管的预定区域11上，可以完成具有三维结构的无电极荧光灯的制造。

根据还一实施例，荧光灯可以通过只使用一个材料管来制造。下面将介绍制造方法。

进行第一弯曲工序，即，使具有预定长度的材料管弯曲，以便形成椭圆管，然后用荧光层涂覆材料管的内表面，最后将材料管的两端连接在一起，以便通过闭环和椭圆形的管。

在第一弯曲工序中，也可以形成圆形。

在闭环和椭圆形的材料管中的预定区域上形成排气管。进行第二弯曲工序，这样，使材料管中具有相同形状和长度的两个U形部分弯曲成预定角度。

使具有闭环和椭圆形的材料管的内部进行排气，并通过排气管引入气体，然后取下该排气管。

当以上述方式形成闭环、3-D、立体结构形状时，通过将芯和线圈安装在连接的材料管的预定区域上，可以完成无电极荧光灯的制造。

图14是表示根据本发明还一实施例具有三维结构的无电极荧光灯的制造方法的示意图。

制成如图13a中所示的材料管，以便形成螺旋结构，如图14a所示，且用荧光层涂覆材料管的内表面。

然后，在插入管上依次进行涂覆工序、排气管形成工序、密封工序和连接孔形成工序(见图13c至图13d)。在上述中，“插入管”定义成连接放电管的两端的部件。

在图13中所示的工序以与上述相同的方式进行，这些工序例如：材料管连接工序、排气和引入气体工序、排气管取下工序以及芯和线圈安装工序。这样，可以获得具有三维结构的无电极荧光灯。

此外，通过使用两个如图14a所示的螺旋材料管以及在两端处将它们连接在一起，而不是使用插入管150，也可以制成具有如图14c中所示的三维结构的无电极荧光灯。

根据本发明的另一方面，通过将几个螺旋管连接在一起，可以形成多种变化形式。另一方面，在关于连接材料管或者连接材料管和插入管的连接方法中，可以采用普通的熔融连接方法。还有，可以采用水玻璃。因为水玻璃具有相对较低的熔点，在连接工序中使用水玻璃比普通熔融连接方法更容易。

另一方面，在根据各实施例的3-D无电极荧光灯中，为了操作该灯，芯110、线圈130等应当布置在放电管中的预定区域，将民用供电转变成射频电的RF电源140应当与线圈相连。图3的实例表示了具有类似于图12f中的结构的荧光灯。

RF电源140可以与无电极荧光灯构成为一体，但是也可以分开构成。为了使本发明的无电极荧光灯很容易代替普通的白炽灯或普通的高输出功率灯，希望RF电源与放电管120、芯110和线圈130构成为一体。插座是用于向灯泡、荧光灯和真空管以及支持它们的设备进行供电的接入口。根据安装方法有Edison类型和Swan类型。Edison类型通常用于房屋的家用电线，并称为普通插座。为了便于与用于白炽灯的普通插座连接，本发明的无电极荧光灯优选是有形成螺纹的额外连接部分。

前述实施例和附图并不限制本发明的内容，而是用于解释本发明。本领域技术人员可以清楚了解在本发明范围内的各种变化或改进。

例如，本领域技术人员清楚直到，具有三维结构的无电极荧光灯可以有比螺旋形更复杂的形状，例如在螺旋形上添加直线的形状等。因此，这些也落在本发明的范围内。

此外，无电极荧光灯或本发明是由单体构成还是由可彼此分离的几个部分构成并不是用于判断该灯是否落在本发明范围内的重要因素，它可以认为是本发明的一种变化形式。

应当知道，本发明的范围并不局限于所述实施例。本领域技术人员清楚知道能够对所述实施例进行各种变化或改进。应当知道这些变化和改进也在本发明的范围内。因此，本发明的范围将只由所附的权利要求的范围以及所附权利要求来确定。

工业实用性

根据本发明，可以在不经过转换的情况下在用于普通白炽灯的照明系统中使用具有三维结构的无电极荧光灯，并可以提供一种可以很容易制造的、具有管状3-D立体结构的新型无电极荧光灯。

Claims (19)

1.一种具有三维结构的无电极荧光灯，它包括：

闭环管状放电管，该闭环管状放电管封闭有放电气体，所述管在内表面上涂覆有荧光层，并由可透射光材料制成，其中，穿过所述放电管的中心线在三维空间中形成三维结构的虚拟闭合弯曲表面；

至少一个芯，该芯环绕所述放电管的至少一部分，所述芯由透过率比空气更大的材料制成；

至少一个线圈，该线圈绕着所述至少一个芯缠绕，所述线圈通过在所述芯中产生随时间变化磁场而向所述放电管提供电磁能；以及

射频电源，该射频电源向所述线圈供给射频电，这样，通过所述射频电保持在所述放电管中产生的放电，其中，将由所述射频电源产生的所述射频电供给所述线圈，所述随时间变化磁场由被供给的所述射频电感应产生，且所述电磁能通过感应磁场供给所述放电管，

所述放电管包括：两个U形管状部分；以及连接部分，该连接部分连接两个U形管状部分，以便形成闭环；其中，所述U形管状部分包括两个直管状部分和连接所述两个直管状部分的弯曲管状部分。

2.根据权利要求1所述的具有三维结构的无电极荧光灯，其特征在于，所述弯曲管状部分至少部分由所述芯环绕。

3.根据权利要求2所述的具有三维结构的无电极荧光灯，其特征在于，所述两个U形管状部分中的每一个的所述两个直管状部分并不彼此平行，在所述两个直管状部分之间的距离沿远离所述U形管状部分的弯曲管状部分的方向变得更近；以及

所述两个U形管状部分并不彼此平行，在所述两个U形管状部分之间的距离沿远离所述弯曲管状部分的方向变得更小。

4.根据权利要求1所述的具有三维结构的无电极荧光灯，其特征在于，所述连接部分至少部分由所述芯环绕。

5.根据权利要求4所述的具有三维结构的无电极荧光灯，其特征在于，所述两个直管状部分并不彼此平行，在所述两个直管状部分之间的距离沿远离所述连接部分的方向变得更近；以及

所述两个U形管状部分并不彼此平行，在所述两个U形管状部分之间的距离沿远离所述连接部件的方向变得更小。

6.根据权利要求1所述的具有三维结构的无电极荧光灯，其特征在于，所述放电管的压力等于或大于0.5托。

7.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

第二弯曲工序，用于在远离所述材料管的各端预定距离的各点处使所述材料管的部分弯曲成预定角度，以便形成连接部分；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述第二弯曲工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

8.根据权利要求7所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于，所述第二材料管制造工序还包括：排气管形成工序，用于在所述第二材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述第二材料管内部排气；以及排气管取下工序，用于取下所述排气管。

9.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述第二弯曲工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

第二弯曲工序，用于在远离所述材料管的各连接点预定距离的各点处使所述连接材料管的各U形部分弯曲成预定角度；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

10.根据权利要求9所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于，所述第二材料管制造工序还包括：排气管形成工序，用于在所述第二材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述第二材料管内部排气；以及排气管取下工序，用于取下所述排气管。

11.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

涂覆工序，用于使具有预定长度的材料管的内表面涂覆有荧光层；

连接部分形成工序，用于在靠近所述材料管的两端的预定区域处分别形成连接部分；

密封工序，用于密封所述材料管的两端；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述涂覆工序、所述连接部分形成工序和所述密封工序；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应连接部分处连接在一起；

排气管形成工序，用于在所述连接的材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述连接的材料管的内部排气；

弯曲工序，用于在远离各材料管的纵向中心点的各点处使各所述连接的材料管弯曲成预定角度，以便使各材料管形成U形；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

12.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

密封工序，用于密封所述第一材料管的两端；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述密封工序；

连接部分形成工序，用于在靠近所述第一和第二材料管的两端的预定区域处分别形成连接部分；

材料管连接工序，用于将所述材料管在两个相应端部处连接在一起；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

13.根据权利要求12所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于，所述第二材料管制造工序还包括：排气管形成工序，用于在所述第二材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述第二材料管内部排气；以及排气管取下工序，用于取下所述排气管。

14.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

密封工序，用于密封所述第一材料管的两端；

排气管形成工序，用于在所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管内部排气；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序、所述涂覆工序和所述密封工序；

材料管连接工序，用于在所述第一和第二材料管的预定区域中形成连接孔，并通过使一连接管的两端在相应一个所述连接孔处连接，从而通过所述连接管而连接所述材料管；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述连接的第一和第二材料管；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接的材料管的预定区域上。

15.根据权利要求14所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于，所述材料管连接工序是用于连接所述第一和第二材料管的工序，从而使由所述第一和第二材料管的U形管的中心线形成的闭合弯曲表面与所述连接管成预定角度。

16.根据权利要求14所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于所述第二材料管制造工序还包括：排气管形成工序，用于在所述第二材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述第二材料管内部排气；以及排气管取下工序，用于取下所述排气管。

17.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成U形；

涂覆工序，用于使弯曲成U形的所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

第二材料管制造工序，用于对有预定长度的第二材料管进行所述第一弯曲工序和所述涂覆工序；

连接管涂覆工序，用于使分别有预定长度的第一和第二连接管的内表面涂覆有所述荧光层；

排气管形成工序，用于在所述第一或第二连接管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管和所述连接管的内部排气；

密封工序，用于密封各所述连接管的两端；

连接孔形成工序，用于在所述第一和第二连接管的预定区域分别形成连接孔，其中，所述第一和第二材料管分别在所述连接孔处与所述连接管连接；

连接工序，用于分别将所述第一和第二材料管的端部与所述第一连接管相连，并使所述第一和第二材料管的另一端与所述第二连接管相连；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述连接的第一和第二材料管以及所述第一和第二连接管的内部进行排气，并将预定放电气体引入它们中；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述连接管的预定区域上。

18.根据权利要求17所述的制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，其特征在于，所述材料管连接工序是用于连接所述第一和第二材料管的工序，从而使由所述第一和第二材料管的U形管的中心线形成的闭合弯曲表面与所述连接管成预定角度。

19.一种用于制造具有三维结构的无电极荧光灯的方法，包括以下步骤：

第一弯曲工序，用于弯曲具有预定长度的材料管，以便形成椭圆形材料管；

涂覆工序，用于使所述材料管的内表面涂覆有荧光层；

材料管连接工序，用于使所述材料管的一端与另一端连接；

排气管形成工序，用于在闭合椭圆形的所述材料管的预定区域上形成排气管，以便使所述材料管的内部排气；

弯曲工序，用于在所述材料管的、远离中心点的点处分别使所述材料管的预选U形部分弯曲成预定角度；

排气和引入工序，用于通过所述排气管而使所述椭圆形材料管的内部进行排气，并将预定放电气体引入所述椭圆形材料管中；

排气管取下工序，用于取下所述排气管；

芯和线圈安装工序，用于将至少一个芯和至少一个线圈安装在所述闭环和椭圆形材料管的预定区域上。

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