CN1647243A - 放电灯装置和背景灯 - Google Patents

Abstract

一种放电灯，包括：装有放电介质的发光管(1)；在电弧管内设置的内部电极(2)；以及固定到发光管外部的外电极单元(4)。外部电极单元包括在管的轴向方向上间隔地布置的、且具有与发光管的外壁表面相毗邻的部分的多个外部电极(4b)；以及与发光管接合同时将其中的外电极整体地联结在一起的部件(4c)，其中该接合件的一部分夹住发光管以便将外部电极单元保持在电弧管周围。通过向内部电极和外部电极之间施加电压来点亮发光管。外部电极可以很容易地固定到发光管并且这些外部电极可以高精度保持在发光管上。

Description

放电灯装置和背景灯

技术领域

本发明涉及一种放电灯装置，它通过向电弧管内设置的内电极和沿电弧管的外壁表面设置的外部电极之间施加电压、从而让装有放电介质如稀有气体的电弧管发光。另外，本发明还涉及采用了该放电灯装置的背景灯。

背景技术

近年来，热门研究已涉及用于液晶显示器等的背景灯的采用了介电阻挡层放电的稀有气体放电灯装置。由于稀有气体放电灯装置不会因为汞温升高而在发光效率方面下降，并且由于环境原因(因为它们不使用汞)，所以这种放电灯装置是理想的。

JP5(1993)-29085A中公开了一种利用介电阻挡层放电的稀有气体放电灯的例子。在该专利公开所披露的稀有气体放电灯装置中，装有稀有气体的电弧管的一个端部设有内电极，而在该电弧管的外表面上轴向地设有外电极。通过向这两个电极施加电压，可以激发管内的磷，使其发出可见光辐射。

但是，当该放电灯装置由于较小的管电流而发光时，光不会透过整个电弧管，由此导致内部电极一侧的局部放电。为了让光透过整个电弧管，就需要较高的管电流，这将导致灯的功耗增加，管壁温度升高，从而由于内部电极的溅射增加而缩短了发光寿命。另外，随着内部电极和外部电极之间的距离增大，亮度下降。具体而言，尽管在磷容易被激发的内部电极附近能够获得高亮度，但是引起激发变得越来越困难，由此随着距离内部电极的距离变大，亮度逐渐降低。结果，亮度根据电弧管的位置而变化。

作为该问题的一种解决方案，JP2001-210276A公开了一种在装有稀有气体的电弧管的外表面上设有螺旋状外部电极的放电灯装置。该螺旋状电极提供了这样一种状态：外部电极在管轴方向上间断排列，从而有可能在整个电弧管上实现均匀充电。由此就解决了上面提到的问题。

但是，为了设置螺旋状外部电极，将该电极设置到电弧管上并不容易。实践中，需要一种能让螺旋状外部电极相对电弧管和内部电极精确定位和保持的结构，这使得制造成本增加。基于这些原因，希望一种功能与螺旋状电极相同、但能容易而可靠地结合到电弧管上的外部电极。

另一方面，为了让背景灯变薄，小直径(外径)的电弧管、即细电弧管是理想的。当电弧管的内径随着管直径而缩小时，发射面积降低，灯效下降。该趋势示于图7中。因此，即使在灯直径缩小时，内径也应当维持不变，这意味着电弧管的壁厚必需相对减小。但是，当电弧管的壁厚缩小时，灯电流增加，于是放电变得不稳定，灯效下降。图8表示灯效随着电弧管的壁厚减小而降低的变化趋势。该变化趋势归因于以下事实：电弧管的玻璃壁构成的介电层的电容随着介电层变薄而增大。因此，为了缩小电弧管直径，理想的是提供一种能够抑制介电层电容增大的结构。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供这样一种放电灯装置，其中多个外部电极易于与电弧管结合，且能精确地相对电弧管保持。

本发明的另一目的是提供一种放电灯装置，能在基本上不增大介电层电容的情况下缩小电弧管直径，由此能在不减小灯效的情况下获得细背景灯。

本发明的放电灯装置包括：装有放电介质的圆柱形电弧管；设置在电弧管内的内部电极；以及与电弧管外部相结合的外部电极单元。外部电极单元包括：在电弧管的轴向方向上间断地布置在多个位置上的外部电极，每个电极都有与电弧管的外壁表面毗连的部分；以及将外部电极一体地联在一起、并与电弧管接合的接合部分，于是接合部分的一部分保持着电弧管，从而将外部电极单元保持在电弧管周围。在内部电极和外部电极之间施加电压，从而点亮电弧管。

根据该结构，外部电极单元将外部电极结合成一体，其通过自身保持在电弧管周围。于是多个外部电极能容易地与电弧管结合，且能相对电弧管精确保持。另外，正如后面所描述的，很容易将介电部件等放置在电弧管和外部电极之间。

在前述结构中，外部电极单元可被构造成结合了外部电极和接合件、并且被整形成沿圆周方向覆盖一半或以上的电弧管的电极部件。

优选的是，介电部件夹在电弧管和外部电极单元之间。依照该结构，电弧管的玻璃壁和介电部件都用作电弧管发光时的介电阻挡层。于是，与仅使用电弧管的情况相比，介电层的电容减小，发光效率增加。另外，在将介电常数比电弧管玻璃的低的材料用作介电部件时，可通过比玻璃壁厚的减小量更薄的介电部件来补偿由于玻璃壁厚减小引起的电容增大。结果，作为电弧管玻璃壁厚与介电部件厚度总和的介电层厚度减小，放电灯装置的总厚度也因此减小。

外部电极可由导电金属制成，与介电部件的外部结合，并具有与介电部件相接触的部分。优选的是，介电部件和电弧管外壁表面彼此接触的那部分的面积等于或小于电弧管表面积的50％。另外，优选的是，外部电极单元是弹性的，将介电部件压靠在电弧管的外壁表面上。

在上述结构中，结合了外部电极和接合件的电极部件可通过插入模压工艺设置在介电部件内部。

在上述结构中，外部电极单元包括由介电材料制成、被整形成在圆周方向上能覆盖一半或以上的电弧管的接合件，以及外部电极，外部电极在电弧管的圆周方向上被保持在接合部分的中央区域中。

在上述结构中，优选的是介电部件是弹性的，向电弧管的外部表面施压。这使得外部电极相对电弧管被保持得更可靠。另外，优选的是，至少一部分介电部件会沿特定方向反射电弧管发出的光。通过这种结构，能更容易地控制发光。

至少一部分介电部件可由光阻材料制成。可以替换的是，未与外部电极相接触的一部分介电部件由屏蔽材料制成。可以替换的是，介电部件的至少一部分外表面是不平坦的，由此能够增大热耗散性能。可以选择的是，介电部件的厚度可局部变化，由此能够实现对均匀发光的调节。

优选的是，外部电极在电弧管轴向方向上的间隔不小于1.0mm，也不大于50mm。此外，优选的是，放电介质是惰性气体，至少包括氙、氪、氩、氖和氦中的一种。通过这种结构，能容易消除这些装置的处理对环境的影响。另外，放电介质还包括汞，由此以增加发光效率和亮度。再有，可在电弧管的内部表面上黏附磷层。

本发明的背景灯包括：放电灯装置，具有上述结构中的一种结构；以及光控制部件，能让放电灯装置产生的光展开成平面形。光控制装置可以是光导元件或光反射器。

附图说明

图1A是表示依照实施例1的放电灯装置的正视图，图1B是放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。

图2是示意性地表示依照实施例1的放电灯装置与镇流电路相连的状态的视图。

图3A是表示依照实施例2的放电灯装置的正视图，图3B是该放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。

图4A是表示依照实施例3的放电灯装置的正视图，图4B是该放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。

图5是表示依照实施例4的背景灯的基本部件的剖视图。

图6是表示背景灯的整个结构的分解透视图。

图7是表示电弧管的内径与典型介电阻挡层放电灯的灯效之间的相互关系的曲线图。

图8是表示电弧管的壁厚与典型介电阻挡层放电灯的灯效之间的关系的曲线图。

具体实施方式

(实施例1)

图1A是表示依照实施例1的放电灯装置的正视图，图1B是该放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。电弧管1由圆柱形玻璃制成，装有放电介质。例如，该电弧管1的外径是2.6mm，内径是2.0mm。对于放电介质，可装入约160托的、含60％氖气和40％氩气的混合气体。由镍等制成的内部电极2设置在电弧管1中，并通过电线3电气地引到电弧管1的外部。

外部电极单元4由具有弹簧特性(弹性)的磷青铜板制成，与电弧管1结合，并在圆周方向上局部地盖住电弧管(见图1B)。从外部电极单元4伸出电线5。在电弧管1和外部电极单元4之间设有介电元件6，在圆周方向上覆盖大约一半的电弧管1。介电部件6通过外部电极单元4压靠在电弧管1的外壁上。数字7表示在电弧管1的内部表面上设置的磷层。

构成外部电极单元4的磷青铜板有多个分开的沟槽4a，每个沟槽4a都在圆周方向上延伸。通过分开的沟槽4a，形成了在电弧管的轴向方向上分开的多个外部电极4b。这些分开的沟槽4a被构造成不会在圆周方向上与外部电极单元4的两端接触，于是就留下了一对在电弧管的轴向方向上延伸的联接部4c。该联接部4c将多个外部电极4b联接起来，从而维持了外部电极单元4的整体性。多个外部电极4b中的每一个都被构造成让它们的一部分截面下凹，形成能让外部电极的内表面与电弧管1的外壁表面毗邻的毗邻部4d(见图1B)。联接部4c在远离毗邻部4d的部分将外部电极4b电连接起来。

根据上述的这种结构，仅在沿着电弧管轴向方向间断布置于多个位置上的毗邻部4d上，外部电极单元4通过介电部件6用作外部电极。例如，多个外部电极4b约3mm宽，在电弧管1的轴向方向上约以1mm的间隔(间隙)布置。一对联接件4c彼此面对，让电弧管1夹在它们中间，由此向电弧管1施压，并将其保持在它们中间。于是，外部电极单元4就被保持在电弧管1周围。如上所述，联接件4c不仅将外部电极4b电连接起来，而且还用作将外部电极单元4与电弧管1接合起来的接合部。

介电部件6由聚酯树脂板制成，是多层薄膜，例如约70μm厚。该板材是白色的，其可见光的反射率高达约98％。

图2是示意性地表示按上述方式构造的放电灯装置与镇流电路8相连的状态的视图。利用镇流电路8在内部电极2和外部电极4之间施加高频方波电压(具体而言，例如频率是30kHz；+Vp和-Vp之间的电压峰值是±1kV)。于是，借助电弧管1的玻璃作为介电体，向电弧管1内作为放电介质的氖-氩混合气体施加高频电压，从而引起放电。作为放电的结果，氙气被离子化，并被激发产生紫外光辐射(λp＝172nm)。该紫外光辐射照到电弧管1的内壁表面设置的磷层7上，转换成可见光辐射，然后发射到电弧管1的外部。

由于在该放电灯装置中介电层6设置在电弧管1和外部电极4b之间，因此电弧管1的玻璃壁和介电部件6用作电弧管发光时的介电阻挡层。也就是说，用作介电阻挡层的介电层的厚度是电弧管1的玻璃壁厚和介电部件6的厚度之和。因此，与仅使用电弧管1的情况相比，介电层的电容降低，发光效率也增加。

在将介电常数比电弧管1的玻璃的介电常数低的材料用作介电部件6时，由于玻璃壁厚减小引起的电容增大可通过比玻璃壁厚的减小量薄的介电部件6来补偿。结果，就能降低作为电弧管的玻璃壁厚与介电部件6的厚度之和的介电层厚度，于是放电灯装置的总厚度也降低。

另外，按照上面所述的，由于介电部件6具有较高的可见光辐射反射性，能让电弧管1强烈发出的光沿着图1A和1B所示的特定方向(附图中的向下方向)传导。尤其在将这样构造的放电灯用于带有导光板的背景灯时，该特性具有提高发光表面亮度的作用。可代替本身具有较高的可见光辐射反射性质的介电部件6的是，在介电部件6的内表面上形成其它材料制成的反射层。

按照上面所述的，在依照该实施例的放电灯装置中，外部电极单元4将外部电极4b结合成一体，并能通过自身保持在电弧管1周围。于是，外部电极单元4容易与电弧管1结合，并能相对电弧管1精确地得到保持。

另外，容易将介电部件6设置在电弧管1和外部电极单元4之间。于是，提高了发光效率，也容易对发出的光进行控制。

(实施例2)

图3A是表示依照实施例2的放电灯装置的正视图，图3B是该放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。在图3A中，将该装置的横截面表示为区域A。电弧管1的结构与实施例1中描述的相同。外部电极单元10包括介电材料制成的接合件11、保持在接合件11上的多个外部电极12。这多个外部电极12通过连接件13彼此电连接。接合件11的被整形成在电弧管的圆周方向上覆盖一半或以上的电弧管1(见图3B)。外部电极12由磷青铜板材制成，并沿着电弧管1的圆周方向保持在接合件11的中央区域中。

接合件11的介电材料可以是具有多层薄膜结构的聚酯树脂，是白色的，具有很高的可见光辐射反射性。此外，接合件11具有弹簧特性(弹性)，该弹性使得电弧管1受到接合件11的压力，并被它保持住。此外，由于接合件11的弹性，外部电极12能相对电弧管1可靠地保持和固定。外部电极12借助介电材料制成的接合件11保持得与电弧管1毗邻。另外，外部电极12在电弧管1的轴向方向上约3mm宽，并以大约1mm的间隔(间隙)排列，在未与电弧管1的外表面毗邻的部分彼此电连接。

依照该结构，将外部电极12提前保持并固定在接合件11上。于是，通过将接合件11设置在电弧管11周围，还可将外部电极11结合到放电灯装置中。

依照这样构造的放电灯装置，也能达到与实施例1相同的操作和效果。

(实施例3)

图4A是表示依照实施例3的放电灯装置的正视图，图4B是该放电灯装置在其中间截面处的横向剖视图。电弧管1具有与实施例1所述结构相同的结构。外部电极单元20可通过插入模压(insert molding)设置在介电部件21内部。外部电极单元20的结构与图1所示的外部电极单元4的结构相同，在该单元中，多个外部电极20a通过联接件20b联接。

与实施例2中的接合件11的介电材料相同，介电部件21的材料可以是具有多层薄膜结构的聚酯树脂，是白色的，并且具有很高的可见光辐射反射性。该介电部件21具有弹簧弹性(弹性)，该弹性使得电弧管1受介电部件21挤压和保持。介电部件21的弹性还让外部电极20a相对电弧管1得到可靠地保持和固定。

根据上面所述的结构，外部电极单元20与介电部件21牢牢结合成一体。于是，放电灯装置的组装更加容易。另外，与实施例1和2中的情况相比，这样能更加可靠地维持外部电极20a的结合精度。

依照按上述方式构造的放电灯装置，能够达到与实施例1中所述相同的操作和效果。

另外，由于介电部件21可通过树脂模塑工艺来制造，因此能够实现对介电体厚度的宽范围控制，由此也容易增强发光效率。

(实施例4)

图5是表示依照实施例4的背景灯的基本部件的剖视图。放电灯装置30可布置在光控制部件31的端面部分上。光控制部件31让放电灯装置30发出的光展开成平面形式。放电灯装置30中的外部电极单元按图1所示那样构造。但是，也可以采用其它实施例中描述的那些放电灯装置。

光控制部件31包括光导元件32、布置在光导元件顶面上的散射板33和透镜板34、布置在光导元件底面上的反射板35。放电灯装置30发出的光入射到光导元件32的端面上，然后从中穿过。接着，通过光导元件32和反射板35将这些光定向到顶面上，通过散射板33让它们均匀，并通过透镜板34在方向特性方面进行增强，然后发射到外部。

图6表示这样构造的背景灯的整体结构。该背景灯具有一对放电灯装置30，每个都被做成L形。通过布置一对L形的放电灯装置30，就能让光入射到光控制部件31的所有端面部分上。

在放电灯装置30中，外部电极单元4被分成两部分，这两部分与L形电弧管1的各个侧面相接。通过这种方式划分外部电极单元4，就能容易地将其与电弧管1结合。于是，依照该实施例的放电灯装置，即使在电弧管具有非线性的形状时，外部电极单元也能容易地与其相适应，这就提供了自由度高的背景灯结构。

在上面所述的各实施例的放电灯装置中，放电介质还包括汞。它能提高发光效率和亮度。另外，至少一部分介电部件由光阻材料制成，由此能增强阻光效果。另外，未与外部电极接触的一部分介电部件可由屏蔽材料制成，由此可以提高屏蔽性能。此外，至少一部分介电部件是不平坦的，由此能够增强耗散性能。再有，介电部件的厚度可局部改变，由此可以实现对均匀发光的调节。

在实施例4中，将光导元件32用于光控制部件31。但是，也可以采用光反射器(未示出)来代替光导元件32，以获得相同的操作和效果。该情况下，按以下方式构造背景灯。将光反射性高的材料用于光反射器，放电灯装置设置在光反射器的光反射表面一侧的任意位置，散射板和透镜板布置在光反射器上。一般公知的是，与采用导光板的背景灯相比，采用了光反射器的背景灯能更有效地利用放电灯装置发出的光。于是，在要求提高背景灯的发光表面的亮度时，采用光反射器是有效的。

另外，依照本发明的放电灯装置不仅能用于液晶显示器灯的背景灯，而且也可以用于扫描器的光源、普通照明光源、或者独立灯等。

工业实用性

依照本发明的放电灯装置，外部电极单元将外部电极结合成整体，并通过自身保持在电弧管周围。于是，外部电极能容易地与电弧管结合。另外，多个外部电极能相对电弧管精确地得到保持。此外，介电部件等能容易地设置在电弧管和外部电极之间。

Claims (20)

1、一种放电灯装置，包括：

装有放电介质的圆柱形电弧管；

在电弧管内设置的内部电极；以及

与电弧管的外部相结合的外部电极单元，

其中，外部电极单元包括：在电弧管的轴向方向上间隔地布置在多个位置上的外部电极，每个电极都具有与电弧管的外壁表面相毗邻的部分；以及

将这些外部电极一体地联接在一起、并与电弧管接合的接合件，以及

该接合件的一部分保持着电弧管，以便将外部电极单元保持在电弧管周围，以及

向内部电极和外部电极之间施加电压，由此点亮电弧管。

2、根据权利要求1所述的放电灯装置，其中外部电极单元被构造成一个结合了外部电极和接合件的电极部件，并被整形成在圆周方向上覆盖一半或以上的电弧管。

3、根据权利要求2所述的放电灯装置，其中在电弧管和外部电极单元之间夹有介电部件。

4、根据权利要求3所述的放电灯装置，其中外部电极由导电金属制成，与介电部件的外侧结合，并有一部分与介电部件接触。

5、根据权利要求3所述的放电灯装置，其中介电部件和电弧管的外壁表面彼此接触的那部分的面积等于或小于电弧管表面积的50％。

6、根据权利要求3所述的放电灯装置，其中外部电极单元是弹性的，将介电部件压在电弧管的外壁表面上。

7、根据权利要求2所述的放电灯装置，其中结合了外部电极和接合件的电极部件可通过插入模压工艺布置在介电部件内部。

8、根据权利要求1所述的放电灯装置，其中外部电极单元包括由介电材料制成、且被整形成在圆周方向上覆盖一半或以上的电弧管的接合件，外部电极在电弧管的圆周方向上被保持在接合件的中心区域上。

9、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中介电部件是弹性的，压在电弧管的外壁表面上。

10、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中至少一部分介电部件沿特定方向反射电弧管发出的光。

11、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中至少一部分介电部件由光阻材料制成。

12、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中未与外部电极接触的一部分介电部件由屏蔽材料制成。

13、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中至少一部分介电部件的外表面是不平坦的。

14、根据权利要求3、7和8中任一项所述的放电灯装置，其中介电部件的厚度可局部变化。

15、根据权利要求1所述的放电灯装置，其中外部电极在电弧管轴向方向上的间隔不小于1.0mm，不大于50mm。

16、根据权利要求1所述的放电灯装置，其中放电介质是至少包括氙、氪、氩、氖和氦中一种气体的惰性气体。

17、根据权利要求16所述的放电灯装置，其中放电介质还包括汞。

18、根据权利要求1所述的放电灯装置，其中有一磷层粘附在电弧管的内壁表面上。

19、一种背景灯，包括：

依照权利要求1到18中任一项所述的放电灯装置；以及

光控制部件，用以让放电灯装置发出的光展开，形成平面形状。

20、根据权利要求19所述的背景灯，其中光控制部件是光导元件或光反射器。

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