CN1965387A - 平面荧光灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稳定放电和均匀亮度的平面荧光灯。该平面荧光灯包括前面板(110),荧光材料施加于其上;后面板(170),包括反射板(120)、印刷成电绝缘的第一和第二电极部(130和140)、介电层(150)和荧光材料(160);以及支架(180),其用于支撑前、后面板(110、170)并维持密封状态。每个第一和第二电极部(130、140)由一对铅条(131、141)形成,以构造相同的电极,多个突起P对称地形成,以在一对铅条上对称地突出,第一和第二电极部交替地设置。由于由AC电源驱动的两个电极中的每一个都具有相同的电极结构,因此,与由DC电源驱动的情况相比,存在两电极放电数量增加以及亮度和均匀性提高的优点。

Description

平面荧光灯
发明领域
本发明涉及一种平面荧光灯,更具体地说,涉及一种稳定放电且亮度均匀的荧光灯。
背景技术
在有关平面荧光灯的现有技术中,已经披露了一种带有设置在其上的相对电极的平面荧光灯,以及带有设置于其一侧的线性电极的表面放电型式的平面荧光灯。作为可从市场购得的平面荧光灯,有一种可从德国的Osram GmbH可得的使用介电阻挡层放电的平面荧光灯。
图7是示出带有设置于其上的相对电极的传统平面荧光灯的结构的横截面图,其中,前、后面板单元10、20固定到框架30上,以形成充满惰性气体的放电空间。
前面板单元10包括顺序地一个堆叠在另一个之上的透明电极层11、前玻璃基板12和前荧光层13。
后面板单元20包括顺序地一个堆叠在另一个之上的后玻璃基板21、电极层22、介电层23和后荧光层24。
这种带有设置于其上的相对电极的传统荧光灯的特征是通过设置在前后面板单元10、20上的荧光层13、24将放电时发出的紫外线有效地转化成可见光。然而,由于气体放电时产生的电子和阳离子直接碰撞到荧光层上,并因此致使荧光层的溅射,就存在荧光灯的寿命变短,以及其亮度均匀性恶化的问题。
接下来,图8示出传统荧光灯的另一个示例,即,带有设置于其一侧上的线性电极的表面放电型式的平面荧光灯。在图8所示的荧光灯中,前后面板40、50固定到支撑框架60上,从而限定充满惰性气体的放电空间。
前面板单元40包括前玻璃基板51,具有施加于其底面上的荧光层41。
后面板单元50包括顺序地一个叠置在另一个之上的后玻璃基板51、线性电极52和用于电绝缘线性电极52和降低放电起动电压的介电层53。
在带有设置于其一侧的线性电极的平面荧光灯中,电极只置于荧光灯的其中一个玻璃基板上,这与图7所示的平面荧光灯相反。由于在线性电极设置于一侧上时电子和阳离子没有直接碰撞到荧光层上,就具有防止荧光层41和线性电极52发生溅射的优点,由此延长了荧光灯的寿命。
然而,由于这种平面荧光灯使用线性电极,就存在发光电压变得较高且功率消耗增加的问题。此外,由于各个荧光灯应该具有不同极性的两个线性电极,就存在着在较大面积的灯中的电极间的距离增加,从而导致放电起动电压上升和不能确保放电稳定性的问题。
图9和10示出传统荧光灯的另一个示例,其中,其基本放电构思与图7所示的荧光灯相同,且阳极电极成对设置,以用于绝缘地阻挡放电(dielectrically hindered discharge)。
图9所示的荧光灯包括支撑框架90,以限定在前、后面板单元70、80之间的充满惰性气体的放电空间。
前面板单元70包括带有施加于其底表面上的荧光层71的前玻璃基板72。
后面板单元80包括顺序地一个堆叠在另一个之上的后玻璃基板81、线性电极82、用于电绝缘线性电极82和降低放电起动电压的介电层83以及荧光层84。
图10示出设在图9所示的荧光灯中的线性电极的平面结构,其中,各个平面结构82包括阳极82a和阴极82b,并由DC脉冲方式驱动。
阳极82a和阴极82b由铅条形成。特别地,阳极82a是成对的,一个阴极铅条82a最靠近相应的一对阳极82a设置。阴极铅条82b形成有用于局部放电的多个针形突起P。
在这种传统平面荧光灯中,在DC脉冲施加于阳极82a和阴极82b时,在阳极铅条82a和阴极铅条82b的突起P之间产生三角形(delta-shaped)的局部放电,以发射可见光。
然而,由于在这种平面荧光灯中,由一对铅条形成的阳极和由带有多个突起的一个铅条形成的阴极的电极结构不同,就存在因电极结构的非对称性而使亮度恶化的问题。
也就是说,存在着在阴极的放电起动部和没有密集放电的部分之间出现较大亮度差的问题。
发明内容
因而,本发明用来解决现有技术中的问题。本发明的一个目的是提供一种平面荧光灯,其两电极的电极结构相同且由AC电源驱动,从而获得稳定放电且亮度分布均匀。
本发明的平面荧光灯包括:其上施加有荧光材料的前面板;后面板,其包括反射板、印刷成电绝缘的第一和第二电极部、介电层和荧光材料;以及用于支撑前后面板并维持密封状态的支架。各个第一和第二电极部由一对铅条形成,以构成相同的电极,多个突起对称地形成,以在一对铅条上向外突出,且第一和第二电极部交替地设置。
附图说明
图1是本发明的平面荧光灯的局部剖开的立体透视图;
图2是示出根据本发明的平面荧光灯的电极结构的优选示例的视图;
图3是示出设置在根据本发明的平面荧光灯中的垫片的优选示例的视图;
图4是示出根据本发明的平面荧光灯的另一个示例的视图;
图5是示出用于驱动根据本发明的平面荧光灯的驱动电路的优选示例的视图;
图6是示出图5所示的驱动电路的输入和输出信号的波形视图;
图7至图10示出传统平面荧光灯的各种示例。
具体实施方式
图1至6示出本发明的平面荧光灯,其中,图1是本发明的平面荧光灯的局部剖开的立体透视图,图2是示出根据本发明的平面荧光灯的电极结构的优选示例的视图,图3是示出设置在根据本发明的平面荧光灯中的垫片的优选示例的视图,图4是示出根据本发明的平面荧光灯的另一个示例的视图,图5是示出用于驱动根据本发明的平面荧光灯的驱动电路的优选示例的视图,以及图6是示出图5所示的驱动电路的输入和输出信号的波形视图。
现将参考附图详细叙述本发明的优选实施例。
图1示出的本发明的平面荧光灯包括前面板110、后面板170和支架180,以在前、后面板110、170之间限定一个放电空间。
前面板110具有施加于其底表面上的荧光材料111,该底表面用作发光表面,生成的光通过该底表面从荧光灯发射出来。
后面板170包括反射板120、第一电极部130和第二电极部140、介电层150和荧光材料160。
置于后面板170的顶表面上的反射板120通过朝向发光表面反射光线提高了光线使用效率,并且通过控制全部入射光线的反射光线的量,致使荧光灯的整个发光表面具有均匀的亮度分布。
第一电极部130和第二电极部140印刷在反射板120的顶表面上,并且使得其相互电绝缘。
介电层150将第一和第二电极部130、140电绝缘并且限制电流。
荧光材料160施加于介电层150的顶表面上。
惰性气体充满由前面板110、后面板170和支架限定的放电室。然而,优选的是,惰性气体不含水银。具体地说,氙气(Xe)、含有Xe气的氩气(Ar)、氖气(Ne)或氪气(Kr)可充满其内。
为了维持本发明中的均匀亮度特性,前面板和后面板之间的间隙应保持恒定。如果这种间隙没有保持恒定,在微放电中就产生非发光区域。为了补偿这一点,荧光灯优选具有3mm或更高的厚度。更优选地,前面板和后面板之间的间隙在3至8mm的范围内。
图2是示出设置在根据本发明的平面荧光灯中的电极结构的优选示例的视图,其中,本发明的各个第一电极部130和第二电极部140由用来构造相同电极结构的一对铅条131或141、在一对铅条131或141上向外对称突出的多个突起P以及交替设置的第一和第二电极部130、140形成。
多个第一和第二电极部130、140分别连接到设在放电室外部的初级电极132和142上。由于初级电极132和142对电特性或者放电室内的放电特性影响不大,本发明中的初级电极的结构不限于具体结构。
优选的是,突起P等距离地形成于铅条131和141上。
同时,本发明的特征在于,各个铅条131和141的端部置于后面板170和支架之间的内接触界面的外部。
为参考起见,附图标记180a表示固定支架的区域。可以看出,各个铅条131和141的端部至少延伸至固定支架的区域。
由于铅条的端部置于放电空间的外部,其没有影响到放电室内产生的放电。因此,能够获得稳定的放电特性。也就是说,铅条的端部和中间部分被防止以不同的放电方式进行放电,因此,在荧光灯的中心和边缘之间可获得相同的亮度均匀性。
在本发明中,对称地形成于各个铅条两侧上的突起采取针形。
参考图2中的局部放大视图,各个突起P的尖端P1优选具有预定的曲率半径。尽管弯曲的尖端P1具有放电起动电压增加的缺点,其也具有以下优点:有效放电区域增大、电场的密集度(concentration)降低从而使放电路径变宽、可以解决因瞬时放电而产生的发热问题,且可以延长荧光灯的寿命。
此外,除了突起的尖端P1之外,突起的中间部分P2和下部P3也可形成为具有预定的曲率半径,由此防止在除突起P的尖端P1之外的其他部分发生放电。
优选的是,突起中形成的弯曲部分的曲率半径在R0.1至R0.8的范围内。
接下来,应该适当地维持第一和第二电极部的最靠近铅条之间的间隔。也就是说,如果第一和第二电极部的相邻铅条之间的间隔太小,能够降低放电起动电压。然而,这就会存在放电电流迅速增加的缺点,导致放电效率降低。相反,如果相邻铅条之间的间隔较大,放电起动电压增加,导致产生非发光区域。因此,电极之间的适当间隔在确定亮度、效率和逆变器的性能方面是非常重要的。
本发明的特征在于第一和第二电极部130、140的最靠近的铅条131、141之间的间隔d1为2到10mm。
接下来,优选的是,构成相同电极的一对铅条之间的间隔可被维持为最小间隔。如果构成相同电极的一对铅条之间的间隔较大,则非发光区域增加,导致亮度均匀性恶化。
本发明的特征在于,构成相同电极的一对铅条之间的间隔d2为1至7mm。
此外,本发明的特征在于,各个铅条的宽度是0.1至1mm。
由于本发明的荧光灯中的放电室的内部和外部的压力差较大,可增加能够提供前面板和后面板之间的支撑的垫片。优选的是,这种垫片使得阴影(shade)最小化,从而防止亮度均匀性恶化。
图3是示出设在根据本发明的荧光灯中的垫片的优选示例的视图。垫片200可增加在前面板110和后面板170之间,其中,各个垫片200包括六面体210和球体220。
优选的是,确定球体220与六面体210的比率,以最小地妨碍均匀性和亮度。荧光材料211和221施加于六面体210和球体220的表面上,以提供发光效率。
图4是示出根据本发明的平面荧光灯的另一个示例的视图,其中,后面板还设有优良导热性的散热部件,以便于散热。
散热部件包括安装于后面板170的背面上的散热片或硅树脂,以便于快速的热传导。
而且,在本发明的平面荧光灯中,光扩散部件附加地安装到平面板的顶表面上,从而补偿不同电极的微放电区域之间的亮度差的影响,由此提高了亮度和均匀性。
光扩散部件包括散射片410或棱镜片420。
本发明的特征在于,荧光灯由方波脉冲型式的AC电源驱动。
由于AC电源的极性考虑为执行相同的功能,第一和第二电极部的极性不单独地相互区别开。
图5是示出用于驱动根据本发明的平面荧光灯的驱动电路的优选示例的视图,其中,通过用变压器组合四个高速FETs,可输出高压方波AC脉冲。
也就是说,方波AC脉冲可通过DC电压+V施加于漏极Q1和Q3的情况下输入适当的信号到各个FETs的栅极中而获得。参考图6a,在Q3和Q4同时开启时,大约为“+V”的电压在变压器的初级侧的两端生成。在Q1和Q2同时开启时,大约为“-V”的电压在变压器的初级侧的两端产生。
图6(a)和(b)分别示出图5的驱动电路的输入栅极信号的波形,和输出电压波形。在变压器的初级侧产生的输出电压升高,然后通过第一和第二电极部施加。
在这样构造的本发明的平面荧光灯中,在方波AC脉冲施加于第一和第二电极部130和140时,通过第一和第二电极部130、140的各个铅条131、141之间的突起P产生局部放电。
通过铅条之间的局部放电所生成的自由电子激励填充在放电室中的Xe原子,且受激励的Xe原子辐射紫外线,然后变为基态。
紫外线与施加于前面板110和后面板170上的荧光材料111和160作用,以发射可见光。
以下的表1示出传统平面荧光灯和本发明的平面荧光灯之间的比较。
表1
传统的平面荧光灯 本发明的平面荧光灯
亮度均匀性 85% 93%
亮度(cd/mm2) 5,900 6,500
发光效率(lm/W) 25 28
寿命(hrs) 50,000 70,000
可从以上的比较看出,本发明的荧光灯具有更好的亮度均匀性、亮度和发光效率。此外,也可看出,与传统平面荧光灯相比,本发明的平面荧光灯的寿命延长。
依照上述的本发明的平面荧光灯,由于由AC电源驱动的两个电极中的每一个包括一对铅条,以具有相同的电极结构,与传统的由DC电源驱动的情况相比,存在两个电极的放电数量增加且亮度和均匀性提高的优点。
而且,由于具有预定曲率半径的针形突起形成在相应电极的铅条上,所以,能够预先确定放电开始和放电路径。因此,可以产生稳定的放电。

Claims (16)

1.一种平面荧光灯,包括:
前面板,荧光材料应用于其上;
后面板,其包括反射板、印刷成电绝缘的第一和第二电极部、介电层和荧光材料;以及
支架,以支撑前、后面板并维持密封状态;
其中,每个第一和第二电极部由一对铅条形成,以构造相同的电极,多个突起对称地形成,以在所述一对铅条上向外突出,第一和第二电极部交替地设置。
2.如权利要求1所述的荧光灯,其中,突起呈横向对称方式的针形。
3.如权利要求2所述的荧光灯,其中,每个突起的尖端是弯曲的。
4.如权利要求2所述的荧光灯,其中,每个突起的尖端和下端通过弯曲部分相互连接。
5.如权利要求2所述的荧光灯,其中,每个突起的下端通过弯曲部分连接到相关的其中一个铅条上。
6.如权利要求3至5中任一项所述的荧光灯,其中,每个突起中的弯曲部分的曲率半径在R0.1至R0.8的范围内。
7.如权利要求1所述的荧光灯,其中,构造相同电极的一对铅条之间的间隔为1至7mm。
8.如权利要求1所述的荧光灯,其中,第一和第二电极部的最靠近铅条之间的间隔为2至10mm。
9.如权利要求1所述的荧光灯,其中,所述突起在每个铅条上等距离形成。
10.如权利要求1所述的荧光灯,其中,每个铅条的一端置于前面板和支架之间的内接触界面的外部。
11.如权利要求1所述的荧光灯,其中,前后面板之间的间隔为3至8mm。
12.如权利要求1所述的荧光灯,其中,在前后面板之间还设有垫片,每个垫片包括荧光材料施加于其上的六面体和球体。
13.如权利要求1所述的荧光灯,其中,散热部件还附着到后面板的背面上。
14.如权利要求1所述的荧光灯,其中,光扩散部件还附着到前面板的顶表面上,由此提高均匀性。
15.如权利要求1所述的荧光灯,其中,第一和第二电极部通过向其施加AC电源驱动。
16.如权利要求15所述的荧光灯,其中,所述AC电源为方波脉冲型式。
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