CN1554109A - 气体放电灯 - Google Patents

Abstract

一种具有柱形轴的气体放电装置(100)，包括：至少一对电极(106，110)；一个围绕所述轴的柱形外管(114)；一个围绕所述轴的柱形内管(102)；和一种适当成分和压力的包含在所述内管(102)和所述外管(104)之间的气体，以在对所述电极(106，110)施加足够的电压时形成气体放电电流，其中工作期间内管(102)的内部不存在放电。

Description

气体放电灯

本申请要求2001年7月13日提交的美国临时申请第60/304,941号的119(e)所规定的优先权，该申请所公开的内容在此参考引用。

技术领域

本发明涉及气体放电灯领域，如荧光灯和钠蒸汽灯以及其它气体放电装置。

背景技术

由于热和磁效应，气体放电趋于缩小至可与电子复合前其扩散的距离相比拟的一特征宽度，除非已经将该放电局限在一个更窄的宽度内。此特征宽度取决于如电场之类的参数，并且对于一般的气体放电灯而言，该特征宽度为约一厘米。通常希望有这样一种光源，其在大于此特征宽度的宽度上均匀扩展。该特征宽度可以通过减小电场而增大，但这样也会降低光强。或者可以在一个直径远大于放电的涂覆磷光体的玻璃管中封闭一窄的放电，但这样也会导致管表面较低的光强。

关于荧光灯以及其它类型的气体放电，公知有几种设计，其中在一个大于单一直管中可能的宽度的更大宽度上扩展发光，而不降低单位面积上的光输出功率。这些装置中的一些简单地采取了将均匀直径的直管弯成某种弯曲的形状，如美国专利US4,862,035，或者是建立一种均匀横截面的弯曲通道，如美国专利US4,833,574。这些装置的缺点在于管子形状复杂、制造昂贵。在其它设计中，通过利用放置在较大的密封直柱形玻璃管内的端部开口的直柱形玻璃管建立气体放电，这种气体放电自身是扭折的，有时不止一次。虽然制造这些装置比利用弯管制造的装置便宜，但它们有其它的缺点，这在后面叙述。这些设计中有一些是轴对称或接近轴对称的，而另一些则不是轴对称的。

非轴对称设计包括让与Westinghouse的美国专利US4,208,618以及日本专利公开JP55128245中描述的那些。在Westinghouse的装置中，三个或四个上端开口的小直径管子并排地放置在较大的顶端带帽的玻璃管内。依据施加到每个小管底部的电极上的电压符号，每个小管底部的电极使得放电电流向上流到一个或两个管子，在帽下回转，并向下流到其它的一个或两个管子中。在JP55128245中，在外管的中心有一个内管，在内管的底部有一个电极，在外管的底部有两个电极，这两个电极分布在内管外侧，一边一个。外电极上的AC电压相对于内电极彼此异相90°。内电极的放电交替地施加到每个外电极上。

轴对称设计(或更精确地说，非轴对称组件具有高阶方位角对称性(highorder azimuthal symmetry)，例如m＝6的设计)包括日本专利公开JP61176046和JP62229751中所述的那些，这两份专利均让与Toshiba。在这两个设计中有三个同心玻璃管。电子流出(或离子流入)内管顶部的阴极，顺着内管向下，经内管底部附近的一个或多个开口，并在内管和中间管之间向上，经中间管的顶端，并在中间管和外管之间向下，直到外管底部周围隔开的几个阳极。在JP61176046中，为了防止放电合并且全都流到一个阳极上，内管底部附近的开口由多个小孔构成，每个阳极对应一个。在JP62229751中，通过在一系列脉冲中将电压每次仅施加到一个阳极上使得在任何指定的时刻放电都只与一个阳极相连，防止了放电的合并。另一种轴对称设计(美国申请第2002/0017866A1号)有几个同心管，除了最外部管外所有管的中心具有一个隔板，有两个电极，最内部管每端一个。电流从一个电极流出，沿最内部管向下至隔板，在那儿经开口进入最内部管和更外面的下一个管之间的空间。该电流然后顺该管向上流至顶端，沿下一个管子向下至隔板，诸如此类，直到电流到达其中心没有隔板的最外部管，并一直通过该最外部管流到另一端。然后，随着电流从一个管子流到更靠内的下一个管子，电流在隔板的另一侧来回流动，直到电流到达最内部的管子并经最内部的管子流到另一个电极。

美国专利第4,631,452号中公开的装置有偶数对电极，例如6对电极，它们均匀地分布在单个管子的内部周围，在管子的每一端有每对电极电极中的一个电极，并且相应于每对电极有一放电。根据如何对电极施压，该装置或者可以以轴对称模式工作，电流在每个放电中以相同的方向流动，或者可以以m＝3的方位角对称模式工作，电流在相邻的放电中反向流动。当电流在所有的放电中以同样方式流动时，放电在中心合并并形成单一的放电，但在其端部接近电极处保持分开。当电流在相邻的放电中以相反的方向流动时，放电彼此排斥并保持分开。这种情况下放电不会在相邻电极之间流动，因为经电源连接到相邻电极的外电路有很高的阻抗。

这些设计都有一些缺点。即使电极(以及JP61176046中的孔)做得类似并且定位均匀，但在制造容限内轻微的制造误差或是操作时形成的不对称性将趋于使在某些电极上比在其它电极上流动更多的电流。甚至电流密度的轻微不对称也会由于放电中的热和磁的不稳定性而被极大地放大。这会导致非常不均匀的光强和不均匀的发热。顺序使电流一次仅流到一个电极的装置可以避免光功率和发热不对称的问题，但它们不能在任何指定的时刻利用管子的大部分体积，并且具有低于它们所能够达到水平的平均输出功率。并且，在外管内使用一个或多个内管的所有装置都有从内管向外表面传热的问题。即使装置没有过热，但内外管之间较大的温差也将意味着背景气体密度(如氩气)以及各种易挥发少数物质(如汞蒸汽或钠蒸汽)密度的严重差异。类似地，从内管中的一个电极流向外部的几个电极的轴对称电流将具有较高的电流密度并可能在内管中具有高于外部的电场。一般地，气体放电特性对背景气体密度、少数物质密度以及电场敏感，并且关于这些量有优选值，且在它们之间有优选关系。如果这些量中的任何一个在放电期间显著变化，则各处的状态将都不是最佳，并且与优选的单管放电相比，放电将有较低的单位体积光输出或是较低的效率。

发明内容

本发明实施例的一个方面涉及一种气体放电灯，该灯在轴向有很大的电流流动，并在围绕轴的内管与外管之间的一区域中包含放电。可选地，内管对外界环境开放。这种配置允许在管周围分布多重放电，同时避免现有技术中的一些缺点。例如，因为没有位于内管内的放电，所以比现有装置有更好的热传输，该现有装置在这样的内管中在轴上有部分放电。事实上，在本发明的内管连接外部的实施例中，热传输可以比有单一直管的传统气体放电灯更好，因为空气可以自内部和外部将热对流掉。

本发明这些实施例的另一优点在于多重放电在轴上不会合并成单一放电，因为放电被排除在轴周围的区域之外。任何放电的合并都将不得不在侧面上截止(occur off)，该合并与轴上的放电合并相比在能量上是不利的。事实上，多重放电可合并形成分布在管周围在所有侧面上的均匀放电，这将是对多重分离的放电的改善，因为发光和发热都将更均匀。但是，在一些实施例中，放电在它们的长度上仍保持分离。

在本发明的一些实施例中，管子在内部被中间管局部地划分成内环和外环。电流从绕内环底部分布的电极流出，在中间管周围并顺其向上，且向下流到绕外环底部分布的另一圈电极。(当然，电流也可以在反方向上流动)。这对电流自轴上的单个电极流出，顺内管向上，并向下至外部的一圈电极的现有技术是一改进，因为在本发明的这些实施例中，横截面积在内环和外环之间差别不大(或者根本没有不同)，因此电流密度也不会相差太大。这避免了放电的内部和外部部分之间温度(因此气体密度和少数物质密度)和电流密度差异大的问题，而这些问题在现有技术中会发生。本发明这些实施例优于放电在轴上流动的现有技术的另一个优点在于，放电管被更有效地冷却，因为内管的内表面暴露在外界空气中，可以对流冷却。

在本发明的一些实施例中，一些或所有不同的管(形成环形管的内管和外管，以及如果有的话还有中间管)以极严格的容限装配到一起，形成径向极窄的放电区域。这是潜在的优点，因为被局限在径向上窄的区域中的多重放电可以在方位角上扩展，导致更均匀的发光和发热，即使多重放电不合并到一起。为了在相邻管稍稍不对齐时使紧密装配的相邻管彼此的表面不要更多地接触，可选地在一个或两个管的相邻表面上有小的突起。可选地，这种突起在轴向和方位角大小两者上足够小，使得它们不会干扰、或非常弱地干扰放电行为。

在本发明的一些实施例中，方位角地绕管布置多个垂直隔板，所述隔板防止多重放电合并。可选地，隔板是气密性的，完全将不同的放电密封开来。或者，隔板不是气密性的，而是有足够小的通道将其围绕，该通道在能量上不利于不同放电的合并。

本发明实施例的一个方面涉及一种气体放电管，其中内管保持放电远离轴，并且其中借助一个管中的波纹防止不同的放电或同一放电的不同部分(例如螺旋放电的不同圈)合并，该波纹在两个放电之间的区域或者同一放电的两个部分之间的区域中，使得两个管接触或至少是更接近。这些波纹在管的大部分长度上延伸，与上述突起不同，该突起在所有的方向上都非常小。可选地，波纹在内管上，外管光滑。或者，或是额外地，波纹在外管上。可选地，放电电流在轴向上流动，且波纹方位角地分布(也就是说，管离开圆柱体的位移只是方位角坐标θ的函数)。或者，放电是螺旋形的，或者是单螺旋放电，或者是多重互绕螺旋放电，并且波纹是螺旋形的。可选地，在管的一端是一种极性的电极，电流在这些电极和管的另一端的相反极性的电极之间流动。或者，所有的电极都处于一端，每个放电中的电流都自电极沿一波纹向下流动，经一开口进入相邻的波纹，并顺该波纹向上回到相反极性的电极。或者，放电连续经过相邻的波纹顺管上下行进，并且整个放电区可以被一上下进行的单一放电所覆盖。

本发明在管壳中具有波纹的实施例与现有技术中的装置有一些相似之处，其中在盘旋管或通道中穿行着一个或多个放电。但带波纹的玻璃管制造起来更便宜。如果波纹内的区域没有完全彼此密封开，则更是如此，因为波纹的尺寸在此情况下不是非常重要。

因而，根据本发明的示例性实施例提供了一种具有柱形轴(cylindricalaxis)的气体放电装置，包括：

至少一对电极；

一围绕所述轴的柱形外管；

一围绕所述轴的柱形内管；以及

包含在所述内管和所述外管之间的适当成分和压力的气体，以在对所述电极施加充足的电压时形成气体放电电流，

其中，工作期间该内管内部不存在放电。

在本发明的实施例中，放电电流基本上平行于轴沿管的长度流动。

可选地，内管的内部对外部环境开放。可选地，内管的内部在其两端对外部环境开放。

在本发明的一实施例中，该装置包括：

在一端在内管和外管之间密封的第一端密封件；以及

在另一端在内管和外管之间密封的第二端密封件，

其中，每对电极中的一个电极位于第一端附近，且每对电极中的另一个电极位于第二端附近。

在本发明的可选实施例中，该装置包括：

在一端处在内管和外管之间密封的第一端密封件；

位于外管和内管之间的中间管；

第二密封件，在另一端在内管和外管之间密封，但不密封中间管；

其中，每对电极中的一个电极位于第一端板附近内管和中间管之间，每对电极中的另一个电极位于第一端板附近中间管和外管之间。

可选地，该装置包括在该多个管中的第一个管的表面上的突起，该表面面对该些管中的第二个管，所述突起在管之间提供一固定的间隔。可选地，突起足够小并分开，使得它们不显著地减小放电电流。

在本发明的一实施例中，该装置包括至少一个位于不同对的两个电极之间的阻挡肋(barrier)，该阻挡肋减小不同对的所述电极之间流动的放电电流。可选地，对于放电的大部分长度，阻挡肋平行于放电延伸。可选地，阻挡肋从内外管中的一个或二者径向延伸。可选地，阻挡肋从一个管延伸并接触到相邻的管。可选地，阻挡肋只在相邻的管之间延伸部分距离。可选地，形成的放电具有在两个阻挡肋之间在第一轴向上的电流，并通过两个相邻隔板之间的空间返回。

在本发明的一实施例中，内外柱形管有一圆形横截面。或者，或是另外地，至少一个管不具有圆形横截面。

可选地，不具有圆形横截面的该至少一个管有一带凹槽的横截面。可选地，该凹槽(flute)在其末端接触至少一个相邻的管。可选地，该接触包括密封。或者，凹槽在末端不接触相邻管。可选地，凹槽形成在内管中。或者或另外地，凹槽形成在外管中。或者或额外地，凹槽形成在介于内管和外管之间的管中。可选地，形成的放电具有在两个凹槽之间在第一轴向上的电流，并经两个相邻凹槽之间的空间返回。

可选地，该装置包括沿放电的期望路径放置的金属元件。

可选地，该装置包括放置在放电管壳(envelope of the discharge)之外沿着并邻近放电的期望路径放置的金属原件。

在本发明的实施例中，一个或多个管的一个或多个表面涂覆一荧光物质，该物质把放电产生的辐射转换为具有一种或多种所需波长的光。

在本发明的实施例中，该装置包括沿内管轴向设置的激励所述放电的电子装置。

在本发明的实施例中，该装置包括一个处于其一端的螺口插座，用于向所述电子装置提供电源。

附图说明

下面参考附图描述本发明的示例性实施例。附图未按比例绘制。不同图中相同或类似的部件采用相同的附图标记表示。

图1A是根据本发明一示例性实施例的气体放电管的侧截面图，图1B是其轴向视图，图1C是其透视图；

图2A是根据本发明另一示例性实施例的气体放电管的侧截面图，图2B是其轴向视图；

图3A是根据本发明一示例性实施例的气体放电管的侧截面图，图3B是其轴向视图；

图4是根据本发明另一示例性实施例的气体放电管的透视图；

图5A和5B是根据本发明其它两个示例性实施例的气体放电管的透视图；

图6是根据本发明另一示例性实施例的气体放电管的透视图；

图7是根据本发明另一示例性实施例的气体放电管的示意图，表示放电电流经波纹形成的开口的路径；以及

图8是根据本发明一示例性实施例的连接到气体放电管的分段电容(segmented capacitor)的透视图。

具体实施方式

图1A、1B和1C分别表示根据本发明实施例的气体放电管100的侧截面图、轴向视图和透视图。管100在布局上是一环形，有一个内管102和一个外管104，内管的内部可选地对外敞开。内管和外管之间的空间被密封，并填充一种成分和压力适于气体放电灯的气体，例如压力约1Torr(乇)的氩气、以及可选地如汞蒸汽或钠蒸汽的少数物质(minority species)。在内侧绕管100的顶部108间隔着若干电极106(图1B和1C中显示了六个)，并且在内侧绕管100的底部112间隔着相同数量的电极110，每个底部电极直接处于顶部电极下方。(此处使用词语“顶部”、“底部”和“下方”来指该管的如图1A和1C中所示的部位。类似的语言还用在描述其它附图中。在实际使用中，管当然可以在任何方向上取向)。当在任何一个顶部电极和对应的底部电极之间施加充分的电压时，在这些电极之间形成放电114(只在图1A中示出)。如果对所有对电极都施加这样的电压，或者对任意多对电极施加这样的电压，则(如果有将每个电极连接到电源的合适的阻抗)形成多重放电。依据电极的数量和间隔、管的内外直径和长度、以及其它特征(如电压、连接到电源的阻抗、不同电极对的相对极性或相位、以及填充管的气体的压强和成分)，放电可以保持分开，或者它们可以合并形成一个在管四周的连续放电，或者它们可以合并形成只在管一侧的一个放电。后一结果可能是不期望的，因为它会导致不均匀的发热和光输出，以及沿管的长度并在管周围变化的、且在某些位置不是优选的放电特性，造成较低的效率和不合意的光。下面描述的本发明的其它一些实施例包括各种防止这种放电合并的装置。一方面，管周围均匀分布的合并的放电可能是所需的，因为它会带来更均匀的发热和相应的更有效的冷却、以及更多的光输出。

为了清楚起见，图1及其它附图未按比例绘制。可选地，管的长度相对于其直径比图中所示的长很多。(但是，如果管相对于其直径过长，则多重放电会更可能合并在管的一侧)。例如，在本发明的实施例中，外管104的直径为6cm，内管102的直径是4cm，管的长度是60cm。在本发明的此示例性实施例中，有15对电极，电极间隔约1cm，处于内外管之间的中间，且每对电极承载0.2安培的电流，总电流为3安培，电压为60V，因此电功率为180W。管内填充10毫巴的氩气，少量的汞以产生汞蒸汽，且外管的内部涂覆荧光物质。预期此设计的荧光灯具有10,800流明(lumen)的输出，30,000小时的寿命。其它尺寸也可以，并且内管直径比此设计更接近外管直径会是有利的。

可选地，内管和外管之间的距离做得尽可能小，0.4、0.3或者甚至是0.1或几分之一毫米的距离是所期望的。虽然认为较小的间隔将导致更好的操作，但太小的间隔会造成放电量不足以提供足够的光。尤其对于短管，更大的间隔也是可以的。

可选地，管100或本发明其它实施例中的电极被加热，使得它们在比未被加热时更低的电场下发射电子。此加热减小了用作阴极的电极附近的表面电位(sheath voltage)，并且降低了给定放电电流所需的总放电电压。可选地，每个电极或是用于每个放电的该对电极中的一个具有其自身的镇流器(ballast)，该镇流器电连接与该电极串联的电源。镇流器可以包括电阻器、电容器或电感器。当电压具有足够高的频率时，可以使用较小的电容器和/或线圈。

可以采用本领域公知的任何合适的电极形状，如简单的尖锐电极或钝头电极、电阻线圈或被内部加热器加热的间接加热导体壳(conductingsheath)。

图2A是根据本发明另一示例性实施例的气体放电管200的侧截面视图，其类似于图1A；图2B是管200的轴向视图，类似于图1B。类似于管100，管200在布局上为环形，内管102对外敞开，密封的外管104有顶部108和底部112。另外，管200有一中间管202，其与管200的底部相连，但未一直延伸到管200的顶部。绕管200内侧底部在内管102和中间管202之间分布六个内电极206(可选地，采用更多或更少数量的电极)。绕管200内侧底部在中间管和外管之间分布同等数量的外电极210，每个外电极位于对应的内电极对面。当在每对对应的电极间施加电压时，形成自内电极起，向上越过中间管顶部，并向下至外电极行进的放电214(仅在图2A中示出)。这种布置可以在单位面积内产生多于图1所示管100的发射光，因为光来自放电的内部和外部。图1中的放电可以限制在与图2中的放电的仅内部或仅外部相同的径向厚度，因为放电的收缩到特征宽度的趋势。另外，图1中的放电比图2中的放电更少地被限制在径向方向上这一事实意味着图1中的多重放电更可能合并成管一侧上的单个放电。

上述一些现有技术的放电管也有类似图2的“折叠的”放电。但是在那些现有装置中，放电的内部处于管轴上，导致上述的缺点，包括涉及热传输的问题、以及放电内部和外部非常不同的特性。图2中，放电的内部和外部可以有类似的电流密度，尤其是中间管在直径上比距内管更接近外管，使得中间管和外管之间的横截面积约等于中间管和内管之间的横截面积时。另外，在图2中，放电的内部和外部邻近直接接触外界空气的玻璃表面，因此冷却不成为大问题。如果管垂直取向，并且如果连结管的一端的电固定装置(图中未示出)有一穿过中心的孔，使得空气可以自由地流经固定装置的中心并穿过放电管的内管时，则内管内部的对流冷却尤其有效。

对于本发明的一些实施例，希望有一种放电管，其包括两个在其间具有非常小的间隙的管，例如图1中的内管与外管，或图2中的中间管与其它管中的一个管。例如，这种设计可以防止相邻的多重放电合并，即使有很多相邻放电间的距离很小的窄放电。在这些情况下，由于部件的非理想制造或是使用过程中部件的轻微磨损或损坏，两个管可能会移位，并且在很大的面积上彼此接触。

图3A是放电管300的侧横截面视图，该放电管包括两个同心管302和304，此图展示了一种防止上述问题的方式。这些管中的一个管上的小突起306(图3A中它们被显示在外管上)与另一管接触，但只是小面积接触，从而在管的大部分表面积上保持管处于适当的间隔距离。图3A中的突起不代表方位角地(azimuthally)一直环绕延伸的条带，而是方位角地非常局限于一宽度，如同它们在垂直范围内受限那样。这可以从图3B中看出，该图表示同一放电管的轴向横截面。突起处小的接触区不会明显影响放电，放电可以容易地绕过位于放电路径上的突起。如果放电包括假设不合并的多重放电，则突起随意地定位，使得它们位于放电之间，并且根本不干扰放电。虽然突起可位于外管的内表面和内管的外表面两者上，但将突起仅设置在一个管上使得可以容易把内管插入到外管中。如果在两个管上都有突起，并且它们在组装时没有恰当地对齐，则突起可能会互相接触，使得很难把内管插入到外管中。可选地，突起只处于管的端部。如果一个管只在一端有突起，并且另一个管只在另一端有突起，则管可以在突起不摩擦任一管的情况下组装，直到管接近它们的最终位置。

在某些放电管中希望采用某种类型的阻挡肋来防止相邻的多重放电合并。图4示出一种与图1类似的放电管400，它有一个敞口内管102和一个封闭的外管104。绕顶部设置有六个电极106，绕底部设置有六个电极110，如图1所示。六个垂直隔板402从内管延伸到外管，分隔六个放电并防止它们合并。可选地，隔板将放电彼此完全密封开来。或者，隔板不是气密的，但充分地阻止放电以防止它们合并。这种宽松地配置隔板可以使制造成本低于隔板为气密时的情形，并且可以同样地工作。

图5A和5B显示了一种保持多重放电分开的可能更便宜的方式。在图5A中，有一种放电管500，其包括光滑密封的外管102，如图1所示，还有一个带垂直波纹(即带凹槽)的内管504。管504中的波纹数量等于放电管每一端的电极数量，在图5A所示放电管的情形中是六个。如图1所示分布的顶部和底部处的电极设置成使得内管和外管之间的距离在电极的方位角位置最大，并在两个相邻电极之间的一半的方位角位置处最小。可选地，波纹接触外管的内部，完全分开形成在顶部和底部电极之间的多重放电。或者，多重放电不完全被彼此分开，但内管和外管之间的最小距离小到足以防止多重放电合并。

图5B示出与图5A所示类似的一种放电管500，只是该管有一个光滑的内管104和一带波纹的外管502。该波纹以类似于图5A中的波纹的方式工作。使波纹处于放电管的外部而不是放电管的内部可以促进热传导。消费者也可以从美学的角度来选择，使波纹处于外侧或内侧。制造带波纹的管可以比制造六个(或者一些其它数量的)分离的管从而保持放电分离要便宜，尤其是如果不需要带波纹的管(rippled tube)与另一管非常精确地组配时。

图6示出一种具有光滑外管102、光滑内管104和带波纹的中间管602的放电管，其中内管102和外管104的布置与图1一样。在放电管的顶部有12个电极606，在放电管的底部有12个电极610，放电在对应的电极之间进行。12个放电与由波纹形成的中间管和外管之间的六个区域、以及中间管和内管之间的六个区域相适应。如图5所示，波纹可以完全密封或不密封这些区域。具有两倍之多的多重放电的放电管600比图5A或图5B中的放电管更有效地利用可用空间，但如果只通过自然对流冷却，则工作温度更高。

图7示出一种类似于放电管600的放电管700，其具有光滑的外管102、光滑的内管104和带波纹的中间管702。但与放电管600不同的是，放电管700只有六对电极，所有的六对电极都位于管700的底部。一种极性的六个内电极706位于带波纹的中间管和内管之间的六个空间707内，六个外电极71 0位于带波纹的中间管和外管之间的六个空间711内。中间管702中的波纹不一直延伸到底部。而是在每个空间711和紧靠其右侧的空间707之间有开口712。因而优选地，每个内放电路径只与一外放电路径连接。相邻空间之间的开口可以有任何合适的形状。每个放电从外电极710起，顺其相应的空间711向上，通过连接该空间711与相邻空间707的开口712，穿过空间707向下，流到对应的内电极706。如图5A、5B和6中那样，放电管700中的波纹可以将空间707和711彼此完全地分开，或者可以只将它们分开到足以防止相邻的放电合并。

鉴于其它附图的说明，对于本领域的技术人员来说放电管700的很多改型都是显而易见的。例如，可选地，放电管类似于图5A和5B中的放电管500，没有中间管，并且放电顺一个波纹建立的空间向下，并顺相邻波纹建立的空间向上进行。如果在管中有六个波纹，则将只有三对电极。

另一种选择是使放电在管中向上和向下进行不止一次，其由带波纹的管中在顶部和底部处交替的开口引导。于是，对于相同数量的波纹有更少的电极。可选地，仅有一对电极和一单一的放电，该放电顺一个波纹向上并顺下一个波纹向下(具有类似图5A、5B和6中的任何一个的构造)，围绕放电管进行，终止于其开始的地方附近。

图4的构造也可以适合于如针对图5-7所述的多重串联纵向路径。

图4-7的结构表示阻挡肋或波纹接触相邻的管。在本发明的实施例中，接触形成密封。在本发明的另一实施例中，阻挡肋或波纹不一直抵达相邻的管。而是在由阻挡肋或波纹勾画的相邻路径之间留有空间。在一些操作模式中，阻挡肋可以充分保持放电完全分开。在一些实施例中，放电可以合并，但阻挡肋降低了放电在柱体周围的一个或多个有限片段上结合到一起的趋势。

如上所述，希望与多对电极相连的放电只在柱体周围的一个有限的部分不合并。在本发明的一实施例中，金属或其它导体元件沿放电路径处于封闭放电的管壳之内或之外。这些元件于是可以确保放电遵循所需的路径，在某方面是一长路径或许绕一弯曲路径，例如如图2A和2B的实施例中的那样。当导体元件位于管壳之内时，放电将优选在元件之间行进。当元件位于管壳之外时，元件引发的电容也可以引导放电。在电波(beam)“转弯”处，元件可以引导元件110边缘周围的电波，使得电波保持分离。在一些实施例中，可以移去内管并且只有该元件用于导引放电。

图8示出本发明的可以以很高的电频率良好工作的另一示例性实施例。放电管1000在底部有六个电极1006，在顶部有六个电极1010。每个电极经限制其电流的电容连接到电源1005，这对放电管是平常的。在图10中，由单个的下部板1007和一个被分成六个扇形区(segment)的上部板1020组成六个电容，每个扇形区连接一个电极。如果电容阻抗是几千欧姆，这对荧光灯固定装置中的镇流器是个一般值，则如图8中所示的单板电容器可以只在至少几千赫兹或几十千赫兹的频率下工作。如图所示的电容器系统一般还连接到管每一侧的电极。

例如管可以由适于所需光输出的透明材料制作。可选地，最外部管的内表面涂覆一种荧光材料，该材料把放电中产生的光转变成所需的一种波长或多种波长的光。可选地，内管和/或任何中间管也涂覆合适的荧光材料。

在本发明的一实施例中，用于操纵放电管的电子装置、镇流器等可以放置在内管之内。这使得系统紧凑，其中如同普通白炽灯中那样的螺口插座安装在装置的一端。电从螺口插座进入电子装置并从电子装置分布到各个电极。电极可以处于装置的一端或两端，如各个实施例所示那样。

在本发明的一些实施例中，反射元件设置在内管内。这在电子装置设置在装置中心时非常有用，因为否则光输出将会丧失。可选地，电子装置封装在反射管等中。可选地，可以在内管的面向轴的表面上涂覆反射材料。虽然在一定条件下，涂层可以是金属的(例如，当放电受到引导时)，但一般地优选采用非导体涂层，如介电涂层或油漆，或白色材料涂层，如二氧化钛。

虽然为了简单起见，公开的本发明具有总体上在装置轴向上的放电路径，但例如也可以采用图4-7所示实施例的各种改型，以提供与管的长度成一角度的导向路径。这样的路径将绕中心轴形成螺旋路径或多重螺旋路径。

以上参考了数个非限定性实施例描述了本发明。本领域的技术人员应该清楚，并非具体实施例中展示的所有元件都是操作该实施例所绝对必须的，不同实施例中的元件可以组合。

如此处所使用的那样，术语“包含”、“包括”和“具有”以及它们的同根词都意味着“包含但不限于”。

Claims (29)

1.一种具有柱形轴的气体放电装置，包括：

至少一对电极；

围绕所述轴的一柱形外管；

围绕所述轴的一柱形内管；以及

包含在所述内管和所述外管之间的适当成分和压力的气体，以在对所述电极施加足够的电压时形成气体放电电流，

其中，工作过程中在该内管之内不存在放电。

2.如权利要求1所述的气体放电装置，其中，放电电流基本上平行于该轴沿该管的长度流动。

3.如权利要求1或2所述的气体放电装置，其中，内管的该内部对外部环境开放。

4.如权利要求3所述的气体放电装置，其中，内管的该内部在其两端对外部环境开放。

5.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括：

在一端在该内管和该外管之间密封的第一端密封件；以及

在另一端在该内管和该外管之间密封的第二端密封件，

其中，每对电极中的一个电极位于该第一端附近，每对电极中的另一个电极位于该第二端附近。

6.如权利要求1-4中的任一项所述的气体放电装置，还包括：

在一端在该内管和该外管之间密封的第一端密封件；

位于该外管和该内管之间的中间管；

第二密封件，在另一端在该内管和该外管之间密封，但不密封该中间管；

其中，每对电极中的一个电极位于该内管和该中间管之间该第一端板附近，且每对电极中的另一个电极位于该中间管和该外管之间该第一端板附近。

7.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括在所述管中的第一个管的表面上的突起，该表面面对所述管中的第二个管，所述突起在所述管之间提供一固定的间隔。

8.如权利要求7所述的气体放电装置，其中，所述突起足够小并分开，使得它们不显著地减小放电电流。

9.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括至少一个位于不同对的两个电极之间的阻挡肋，该阻挡肋减小不同对的所述电极之间流动的放电电流。

10.如权利要求9所述的气体放电装置，其中，对于放电的大部分长度，该阻挡肋平行于该放电延伸。

11.如权利要求9或10所述的气体放电装置，其中，该阻挡肋自该内管和该外管中的一个或二个径向延伸。

12.如权利要求11所述的气体放电装置，其中，该阻挡肋自所述管中的一个管延伸并接触到相邻的管。

13.如权利要求11所述的气体放电装置，其中，该阻挡肋只在相邻管之间的部分距离上延伸。

14.如权利要求9-13中任一项所述的气体放电装置，其中，形成的放电具有在两个阻挡肋之间在第一轴向方向上的电流，并且该放电通过两个相邻隔板之间的空间返回。

15.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，其中，该内和外柱形管有圆形横截面。

16.如权利要求1-8中任一项所述的气体放电装置，其中，所述管中的至少一个管不具有圆形横截面。

17.如权利要求16所述的气体放电装置，其中，不具有圆形横截面的该至少一个管有带凹槽的横截面。

18.如权利要求17所述的气体放电装置，其中，该凹槽在其末端接触至少一个相邻的管。

19.如权利要求18所述的气体放电装置，其中，该接触包括密封。

20.如权利要求17所述的气体放电装置，其中，该凹槽在末端不接触该相邻管。

21.如权利要求17-20中任一项所述的气体放电装置，其中，该凹槽形成在该内管中。

22.如权利要求17-21中任一项所述的气体放电装置，其中，该凹槽形成在该外管中。

23.如权利要求17-22中任一项所述的气体放电装置，其中，该凹槽形成在介于该内管和该外管之间的管中。

24.如权利要求17-23中的任一项所述的气体放电装置，其中，形成的放电具有在两个凹槽之间在第一轴向方向上的电流，并且该放电经两个相邻凹槽之间的空间返回。

25.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括沿放电的所需路径放置的金属元件。

26.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括放置在放电管壳之外沿着并邻近放电的所需路径的金属元件。

27.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，其中，一个或多个管的一个或多个表面涂覆一荧光物质，该物质把放电产生的辐射转变为具有所需的一种或多种波长的光。

28.如前述任一项权利要求所述的气体放电装置，还包括沿该内管轴向设置的用于激励所述放电的电子装置。

29.如权利要求28所述的气体放电装置，还包括处于其一端的螺口插座，用于向所述电子装置提供电源。

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