线圈电极荧光放电灯管的利记博彩app

专利名称：线圈电极荧光放电灯管的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及线圈电极荧光放电灯，其中在内表面上涂布荧光膜的玻璃管的两端外 周上卷绕状地配置作为外部电极的线圈电极，更具体地，本发明提供一种能够实现大大降 低功耗且延长寿命的线圈电极荧光放电灯。
背景技术：
现有的荧光放电灯管的概述近年来，随着地球变暖，世界范围内大量地排放碳酸气体正在逐渐成为问题。排放 大量碳酸气体的原因之一是使用矿物燃料的发电站排出的碳酸气体。将夜里的黑暗照亮成 白天一样明亮(在每单位面积、单位时间内平均个光子数)的光源，使用了大量的从发 电站发出的电力(大约四分之一)。从环境保护的观点来说，大幅降低照明光源使用的灯的 工作功率正成为一个紧急的课题，成了报纸和电视新闻的一个话题。现在广泛使用的照明 光源是将钨丝线加热到高温、利用伴随着热量释放的可视光的电灯泡，其制造单价低，得到 的亮度范围广。钨丝电灯泡的能量转换效率是0.8%。由于电灯泡的能量转换效率低，所以 人们的注意力更集中于作为代替电灯泡的光源的荧光放电灯管。荧光放电灯管的能量转换 效率的额定比率被认为是20%，所以室内外的照明光源正逐渐变为荧光放电灯管。荧光放 电灯管的种类很多，但是现在关注的荧光放电灯管是使用直径20mm以下的玻璃管而制造 的省电型荧光放电灯管。由于由一个荧光放电灯管发出的光量与荧光膜的面积成比例，所 以使用荧光膜面积大、管径粗的荧光放电灯管被认为是省电型的，但是市场上的省电型荧 光放电灯管是使用直径20mm以下玻璃管制造的。但是，在出版的科学论文和放电手册等资 料中没有发现科学的理由说明。在省电型荧光放电灯管中，关于由紫外线而发光的荧光体粉，使用通过化学方法 浓缩精制稀土类元素而得到的非常昂贵的稀土元素作为原料，其中稀土类元素的克拉克数 小(存在比率在0.003%以下)而且以低浓度(5重量％)存在于散布的砂粒中，其中该克 拉克数表示资源的存在情况。由于不能由一种荧光体粉获得白色光，所以使用涂布荧光体 粉的荧光膜。该荧光体粉通过制造分别发出三种颜色的光的荧光体粉，并将这些荧光体粉 机械地混合而发出白色光。在现有的荧光放电灯管(直径30mm)中使用的荧光膜单独地发 出白色光，而且是资源丰富的巴龙磷酸钙(3Ca3(PO4)2CaFCl:Sb3+:Mn2+)荧光体，但是根据该 荧光膜在直径20mm以下的荧光放电灯管中不能明亮地发光的经验规则，不能将巴龙磷酸 钙荧光体用于省电型荧光放电灯管。使用稀土类的荧光膜是直径在20mm以下的荧光放电 灯管，其在比直径30mm的荧光放电灯管的照明更亮地发光的情况下选择使用。但是，没有 人给出科学的依据。特别地，将直径IOmm的直线型荧光放电灯玻璃管收纳为弯曲多次、螺旋状地弯曲 的电灯泡型玻璃球的荧光放电灯管被称为省电型荧光放电灯而在市场上出售。但是，荧光 放电灯管的标称功耗是单独将灯点亮所消耗的功率，不包含点亮所需的电源电路的功耗。 在内嵌金属电极的荧光放电灯管的点亮包含在电源装置的插口部位测量的功耗(电压X电流X功率因数=功率)时，荧光放电灯的实质功耗为标示功率的大约1. 1到1. 5倍。额 定12瓦特的省电型荧光放电灯的实质功耗是13到18瓦特。虽然额定瓦特数相同，但实质 功耗却由于制造商的不同而不确定。降低功耗的问题从根本上讲应该是降低实质功耗的问题。电极电压下降热阴极管(第一代)与冷阴极管(第二代)当前市场上销售的荧光放电灯管为包含如下部分的单一构造，该构造包含配置在 玻璃管内的具有电子放射与电子收集功能的金属电极(阴极及阳极)、作为放电气体的氩 (Ar)气体及水银(Hg)滴、以及以适当厚度涂布在管内壁面上的荧光膜。在以该构造为基础 的荧光放电灯管中使气体放电，是指因具动能而移动于气体空间中的电子导致的气体原子 非弹性碰撞。移动于气体空间中的电子路径中，必然存在阴极前出现的阴极电压下降及阳 极前出现的阳极电压下降。对两者加以合计，则放电路径中不参与发光的电力达到气体放 电电力的大约一半。若可从荧光放电灯管的放电中消除电压下降，则气体放电所需的电力 将减半。在该计算中并未考虑参与点亮的电源装置的耗电。如上所述，在荧光放电灯管的发光中，不将电子提供到气体空间中就不会产生发 光。作为在真空中或低压下将电子提供到一定气体空间中的装置，在市场上存在使用爱迪 生(Edison)发明(1884年)的热电子发射的热阴极荧光放电灯管(HCFL)(第一代电子供 应源)，和由福勒-诺德海姆(Flower Nordheim)发明的由金属-真空空间的隧道效应导致 的电子发射(19 年)而研发了泡罩型金属电极(第二代电子供应源)，从而使用金属电极 的冷阴极荧光放电灯管(CCFL)。在使用上分为管径在IOmm以下的细荧光放电灯管使用 CCFL，IOmm以上的荧光放电灯管使用HCFL。由于荧光放电灯管中的气体放电是通过将交流电场施加到电极上而产生的，所以 当在HCFL和CCFL管的放电管两端上安装使用上述电极时，荧光放电灯管没有阴极和阳极 的区别，荧光放电灯管的两端的电极产生相同的现象。当限定在交流的半周期中检验气体 放电时，阴极和阳极产生区别。对于荧光放电灯管的放电现象的检验大多数情况下是检验 交流半周期内出现的现象。代表性的荧光放电灯管中的放电是从阴极发射的电子由阴极和 阳极之间的电场(一个方向)使得沿一个方向在放电路径移动，并与气体原子碰撞而产生 气体放电。沿一个方向前进的电子遇到气体原子的概率可以通过求得荧光放电灯管中存在 的气体原子数而计算。通过求得管中存在的气体原子的摩尔数、阿伏加德罗数、放电管的体 积和电子沿一个方向移动时的体积，可以计算出沿一个方向前进的电子与气体原子碰撞的 概率，但是并不进行该计算。当计算概率时，电子遇到气体原子的概率是移动IOOOm遇到一 个。由于荧光放电灯管的长度小于lm，所以在荧光放电灯管中在阴极-阳极之间的一个方 向电场内加速的电子不能与气体原子碰撞，因此气体原子不发光。这样，在检验荧光放电灯 管的放电机构上就犯了不明白重要基础的错误。不应该在交流的一个周期内检验电子的移 动，而应该在交流电场的电场中检验电子是怎样移动的。本发明人等发现的第三代电子源电极电压下降，并且完全消除飞溅在使用金属电极的荧光放电灯管中，阴极和阳极正前方出现的电压下降的存在和 检测与施加到电极上的交流频率没有关系。电压下降是检验省电时所要解决的重要课题， 但是电压下降的检测是在经过100多年的今天也不能解决的遗留难题。放电路径的电压下 降的原因是，存在在电子发射和电子收集中金属电极表面与放电空间非电气绝缘地相面对的情形，也就是说，在金属电极表面上必然存在出现的空穴。该情形在本发明人申请的PCT/ JP2007/70431(专利文献1)和PCT/JP2007/74^9 (专利文献幻中有详细地描述。如果电 子发射源和收集源不使用与放电空间非电气绝缘而露出的金属电极，则在阴极和阳极正前 方出现的电压下降会从放电路径中消失。本发明人在上述PCT申请中发现了将电子释放到 气体空间中的“第三代电子源”，消除所述电压下降现象取得初步的成功。第三代电子源可以由两种方法制作，两者的效果相同。第一种方法是在金属内部 电极上涂布适当厚度的荧光体粒子而构成的荧光体粒子层绝缘型内部电极。第二种方法是 通过在不使用金属内部电极而制作的荧光放电灯管中，在具有荧光膜的部分的玻璃管外壁 上安装外部电极的方法而实现，称为玻璃管绝缘型外部电极或简单地称为外部电极。当然， 在与外部电极相面对的玻璃管内表面上形成荧光体粒子层。上述两个电极的金属电极表面 都相对于放电空间电气绝缘，在本发明中将上述两个电极统一称为放电空间绝缘型电极。 实现第三代电子源的理由如下所述。对放电空间绝缘型电极施加来自直流电源的电位。在 来自电极的电场影响下，一些荧光体粒子被电介质极化。该电介质极化的粒子内的电荷产 生的电位比电极电位高。在电介质极化的粒子的顶端部分的处于高电位的表面上施加交流 电场时，粒子顶端部分上的气体电离。将通过放电气体的电离产生的自由电子和自由阳离 子分别集中到电介质极化的粒子表面上。即，电极为正，荧光体粒子层电介质极化为负正， 在正极化电荷的高电位的表面上积累所述自由电子。此外，电极为负，荧光体粒子层电介质 极化为正负，在负极化电荷的高电位的表面上积累所述自由阳离子。将收集在各个区域的 气体空间中的电子和阳离子分别作为第三代电子源和电子收集源(阳离子源)。作为使粒子顶端部分的气体电离的一种方法，发现在作为放电气体的Ar气体中 混合容易电离的气体后的效果好。容易电离的气体的选择与所选择的气体的离子化电压没 有关系。作为容易电离的气体，根据经验可知的有氖气(Ne)。在此确定该事实。放电气体 的基础是Ar气，当使用Ar气和Ne气混合气体时，使用放电空间绝缘型电极的荧光放电灯 管能够使气体放电所需的交流电源的频率下降到商业频率以下。Ne气的混合比率是在以气 压测量时相对于一份Ar气体在0. 1到2左右的范围内，将获得良好的结果。更优选地，混 合比率在0.5到1.3的范围内，最优选地的范围在0.8到1. 1的范围内。在将直流电位施加到外部电极的状态下，在电介质极化的荧光体粒子表面上积累 的电子不移动。即，不能从第三代电子源取出电子。因此，外部电极荧光放电灯管在连接到 直流电源下不放电。仅当将交流电位施加到外部电极上时，外部电极荧光放电灯管放电。其 理由在下面描述。当将施加到外部电极上的电位极性改变时，荧光体粒子的电介质极化的 极性反转。当气体空间中存在微小的电位差时，质量轻的电子容易被该电位差吸引，而在气 体空间中移动。另一方面，由于质量为电子千倍以上的大的阳离子的移动距离比电子的移 动距离小，所以在气体空间中扩散而作为阳离子群存在。由于气体空间中阳离子群的正电 位，在气体空间中移动的电子被吸引，从而在气体空间中朝向阳离子群移动。到达阳离子群 的电子与阳离子再结合而还原为气体原子。阳离子群的移动距离与施加到电极上的电位的 频率成反比地改变。在施加高频电位时移动距离变短，电子的移动距离由于频率的增加而 变长。本发明人等根据经验发现，在实际应用中，根据由放电产生发光的认识，当在外部电 极荧光放电灯管的电极上施加不使眼睛产生余像效果的频率(30Hz)以上的交流电位时， 由在外部电极荧光放电灯管的整个长度上涂布荧光膜而得到无闪烁的发光。当外部电极荧光放电灯管被施加交流电场时，通过在气体空间中移动的电子振动而产生气体的放电。由于目前考虑在交流半周期内电子的移动，所以在电子源和电子收集源(阳离子 源)之间(一个方向的电位)，仅考虑从电子源取出的电子的移动，仅考虑一个方向的电子 的移动。事实上从电子源取出的电子进入在电极间形成的交流电场中，与交流电场共振而 一边在放电路径移动，一边与气体原子产生非弹性碰撞(气体原子被激励和离子化)。仅关 注在放电路径移动而与气体原子碰撞的电子，而移动电子由于碰撞而散乱，所以考虑电子 与气体原子的弹性碰撞，但是电子与气体原子弹性碰撞的考虑是错误的。经受电子碰撞的 气体原子伴随着热量的释放将电子释放到气体空间中(离子化)，由于顺序地激励释放最 外层的电子，所以会伴随着受到碰撞的原子的状态变化。电子的碰撞属于非弹性碰撞。仅 激励的气体原子发出光。由于现有的研究者和技术人员将检测的光解释为气体放电，所以 不能明确地解释由移动电子导致的气体原子的非弹性碰撞导致的发光和离子化的区别。非 弹性碰撞的电子瞬时在交流电场中随意地改变移动方向(散乱)，不消失而残留在交流电 场中，并与交流电场的下一波共振，被加速之后，再次与其他气体原子非弹性碰撞。例如，当 考虑在20kHz的频率下操作具有细管径的外部电极CCFL的情况时，在阳极光柱内由同一电 子导致的非弹性冲突在单位时间、每单位长度内反复发生5X IO5次，一个电子与5X IO5个 气体原子产生非弹性碰撞。到达电子收集源(阳离子源)的电子与阳离子再结合而还原为 气体原子。在形成为上述的电极结构的荧光放电灯管中，在放电路径中不存在金属电极，因 此在放电路径中阴极和阳极正前方不存在出现电压下降。结果，消除了在荧光放电灯管中 电压下降而浪费使用的功率，从而荧光放电灯管的放电功率变为一半。在点亮荧光放电灯管时的资源节约也是重要的因素。资源节约的问题与可以点亮 的时间(寿命)相关。当使用第三代电子供应源时，消除了决定荧光放电灯管的寿命的金 属电极的飞溅和荧光膜表面上残留气体的吸附。结果，获得点亮寿命半永久性(可以保持 初期亮度2000000小时以上)的外部电极荧光放电灯管。现有的使用金属电极的荧光放电 灯管的寿命大约是2000小时。首先，明白决定现有的使用金属内部电极的荧光放电灯管的点亮寿命的因素。当 金属电极表面发射电子时，不可避免地在金属电极表面上形成表面结合电子(电子云)。附 着在金属电极表面上的电子云与是否存在施加在荧光放电灯管上的高频没有关系，具有高 负电荷(105V/cm)。质量大的Ar+、Hg+和阳离子化的残留气体在高频电场(103V/cm)大时不 移动位置，但是这些阳离子被与施加的频率无关地、恒定地存在的电子云的强负电荷产生 的静电吸引力吸引，从而被加速到高速移动。被加速的阳离子与微小面积的金属表面冲突， 使局部金属电极瞬间加热到金属蒸发的高温。结果，发生金属电极的蒸发(飞溅)。由于蒸 发的金属原子附着在荧光膜上，所以电极周边的荧光膜会随着时间而变黑。由阳离子碰撞 而导致的金属电极的蒸发决定了 HCFL和CCFL荧光放电灯管的寿命，所以点亮不良导致寿 命为2000小时左右。当使用第三代电子供应源时，即使存在阳离子，但由于在管中不存在吸引阳离子 的电子云，使得金属电极的蒸发完全消失，所以寿命在2000000小时以上。专利文献1 :PCT/JP2007/70431号公报(本发明人的在先申请)专利文献2 :PCT/JP2007/74829号公报(本发明人的在先申请)专利文献3 =USPl, 612，387号公报
专利文献4 实开昭61-126559号公报专利文献5 特开平4484348号公报专利文献6 特开2007-95531号公报专利文献7 特开2002-8408号公报专利文献8 特开2003-2^092号公报专利文献9 特开2003-3210号公报非专利文献1 Journal Physics D Applied Physics, 32, (1999)，pp 513-517

发明内容
本发明要解决的技术问题作为如上所开发的荧光放电灯，具体地，作为第三代电子源，实现不使用金属内部 电极，而在内表面上形成有荧光膜的荧光玻璃管外壁上安装外部电极的荧光放电灯。在制 作上述荧光放电灯管中形成的外部电极影响功耗和寿命。根据此观点，检验涉及外部电极 型荧光放电灯的现有技术(专利文献3 7)，说明现有技术的各个问题点。并且，外部电极 型荧光放电灯不使用内部电极意味着也可称为无电极荧光放电灯。关于形成的外部电极，具有由形成导体膜而构成的结构和帽结构等。形成导体膜 的现有技术例如在专利文献3 6中公开。在实开昭61-126559号公报(专利文献4)中， 公开了在荧光灯管的两端外周上形成金属导体的无电极荧光灯。此外，在特开平4484348 号公报(专利文献5)中，同样公开了将金属涂膜电极作为外部电极的无电极荧光灯。在专 利文献中，没有发现关于金属导体的具体描述，而在专利文献5中，记载了使用银膏膜的外 部电极。进一步地，在特开2007-95531号公报(专利文献6)中，公开了在荧光灯容器的两 端外周上形成两层结构的外部电极的无电极荧光灯。其中，记载了银膏膜和无铅焊料膜的 层叠电极。关于盖结构的现有技术例如在专利文献7中公开。在特开2002-8408号公报(专 利文献7)中，公开了在荧光玻璃管的两端外周上嵌入工安装端盖型的外部电极的无电极 荧光灯。其中记载使用铝、银、铜作为盖电极材料。在上述专利文献3 7中公开的金属导体膜或金属盖构成的外部电极中，产生以 下问题。即，在电极导体和玻璃外周表面之间由于通电而产生微弱的放电现象，所以由电弧 放电而产生高温。特别地，在由金属盖形成的外部电极中，由盖内的金属粒子间的电弧放电 而产生局部的高温。局部被加热到玻璃软化点以上的高温的玻璃管由于大气压而加压，从 而形成贯通玻璃管壁的针孔。当由于针孔的形成而使玻璃管的真空被破坏时，空气进入荧 光放电灯管内，导致不能产生气体放电，产生了缩短荧光放电灯寿命的问题。虽然在上述专利文献3 7中公开的金属导体膜或金属盖平面状地与玻璃表面接 触或安装，但是存在采用线圈状卷绕导线、与玻璃表面线状接触或安装的外部电极(线圈 电极)。例如，在特开2003-229092号公报(专利文献8)和特开2003-3210号公报(专利 文献9)中，公开了在玻璃管两端上卷绕安装钨丝等的线圈电极荧光放电灯。与金属导体膜 等的面接触相比，考虑到当使用线圈电极时，与玻璃表面线接触可以缓和放电现象，但是实 际上，在卷绕线圈内不与玻璃表面接触的区域，也会向线圈线之间的玻璃表面产生电弧放 电，从而产生与导体膜等相同的真空破坏。
如上所述，由于金属导体膜等外部电极的形成关系到膜形成的成本，所以线圈电 极荧光放电灯在制造成本方面是有利的，但是在使用线圈电极的情况下，需要克服在外部 电极中的放电现象对寿命和省电产生的影响的问题。因此，本发明的目的是提供一种不会与玻璃表面产生放电现象且能够实现省电且 增长寿命的线圈电极荧光放电灯。解决技术问题的方案为了解决上述问题，根据本发明的第一实施方式的线圈电极荧光放电灯，其中，在 两端密封的玻璃管内表面上形成荧光膜，在所述玻璃管内部填充放电气体，在所述玻璃管 两端的外周上卷绕状地配置线圈电极，由交流电源将交流电压施加到所述线圈电极上，从 而使所述放电气体放电而点亮，所述荧光膜形成在与所述线圈电极相对位置的玻璃管内表 面上，所述线圈电极通过由绝缘层涂布在电线外围上的绝缘涂层电线卷绕状地形成。根据本发明的第二实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第一实施方式中，在 所述线圈电极荧光放电灯管是一个的情况下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电源的一 次侧功率为Wln(W)时，满足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常数)。根据本发明的第三实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第一或第二实施方式 中，在所述线圈电极荧光放电灯管是一个的情况下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电 源的二次侧功率为W2n(W)时，满足近似式W2n = cn+dnXn(cn, dn 常数)。根据本发明的第四实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第三实施方式中，所 述梯度bn和dn满足bn > dn。根据本发明的第五实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第二、第三或第四 实施方式中，在所述圈数η为110的范围内，所述电线的截面直径d(mm)可在 0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范围内变化时，所述一次侧功率Wln与所述近似式的值具有最 大为5 (W)的偏移幅度。根据本发明的第六实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第二、第三或第四 实施方式中，在所述圈数η为110的范围内，所述电线的截面直径d(mm)可在 0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范围内变化时，所述一次侧功率Wln与所述近似式的值具有最 大为0.6 (W)的偏移幅度。根据本发明的第七实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第一实施方式中，当 将N个所述线圈电极荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电 源的一次侧功率为Win(W)时，满足近似式Win = aN+bNXN(aN, bN 常数)。根据本发明的第八实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第七实施方式中，当 将N个所述电极荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电源的 二次侧功率为W2n(W)时，满足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常数)。根据本发明的第九实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第八实施方式中，所 述梯度bN禾Π dN满足bN > dN。根据本发明的第十实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第一至第九的任何一 个实施方式中，将寿命耗尽的安装有内部电极的荧光放电灯管再生以用作所述荧光放电灯 管，并且在该安装有内部电极的荧光放电灯上设置所述线圈电极。根据本发明的第十一实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第一至第十的任何一个实施方式中，在所述荧光膜表面上，沿管轴方向交替地分散配置PL荧光体粒子和CL荧 光体粒子。根据本发明的第十二实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第十一实施方式 中，所述荧光膜由PL荧光体粉和CL荧光体粉的混合粉形成。根据本发明的第十三实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第十二实施方式 中，所述荧光膜由巴龙磷酸钙PL荧光体粉和低电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成。根据本发明的第十四实施方式的线圈电极荧光放电灯，在所述第十二实施方式 中，所述荧光膜由稀土类PL荧光体粉和低电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成。根据本发明的第十五实施方式的线圈电极荧光放电灯管，在所述第一至十四的任 何一个实施方式中，在所述线圈电极荧光放电灯管的两端上，安装可与现有的荧光放电灯 具的插座嵌合的接口，使得所述线圈电极荧光放电灯管能够安装在现有的荧光放电灯具上 或从其脱离。本发明的技术效果在根据本发明的第一实施方式的线圈电极荧光放电灯中，由于所述荧光膜形成在 与所述线圈电极相对位置的玻璃管内表面上，所以可以将所述玻璃管的整个长度都用作荧 光放电区域，可以高亮度地照明，并且通过高效的照明可以带来省电化。此外，由于所述线 圈电极通过由绝缘层涂布在电线外围上的绝缘涂层电线卷绕状地形成，所以电极用所述电 线经由所述绝缘层卷绕在所述玻璃管上，在所述电线和所述玻璃管的表面之间完全不会产 生放电现象。此外，在由热收缩性树脂(下面称为涂布绝缘层)覆盖卷绕的所述绝缘涂层 电线之后，进行加热以使所述收缩性树脂收缩时，所述绝缘涂层电线通过压附在玻璃管外 壁上而粘附。因此，由于没有产生放电现象，所以不会形成针孔，完全没有空气侵入密封气 体中，使得荧光放电灯的寿命不会缩短，可以实现寿命增长。进一步地，通过功率的高效消 耗，可以实现省电。在本发明中的所述绝缘层可以使用聚酯、聚酰胺、聚氨脂、丁醛聚乙烯等涂布材 料形成。作为所述绝缘涂层电线，更具体地，可以使用乙烯涂层电线或瓷漆电线。在使用 商用电源的情况下，当电线的直径例如是0. 2mm 3mm时，所述绝缘层的厚度优选地是 0.01mm 0. 05mm。所述线圈电极粘附形成在所述玻璃管的外周表面上，如果构成为可保持 玻璃管，则可以不需要玻璃管的保持部。在本实施方式中，采用所述线圈电极，由于荧光放电灯的两端的电极由相对于内 部的放电空间电绝缘的放电空间绝缘型电极构成，所以没有任何由金属电极向放电空间内 的电子注入，也没有伴随着电子注入的电极电压下降，从而成功地消除了伴随着电极电压 下降而产生的无用功率消耗。此外，由于没有所述的电子注入，所以也没有阳离子与金属电 极碰撞而产生的飞溅现象，从而消除了电极损耗，成功地增长了荧光放电灯管的寿命。驱动放电发光的电子通过由施加高频电压导致的放电气体的电离而产生，产生的 电子与阳离子由于电力而积累在所述放电空间绝缘型电极的附近，构成第三代电子源(简 单地称为电子源)和阳离子源。本发明人将该电子源称为第三代电子源，来自所述第三代 电子源的电子在前进到所述阳离子源的过程中与放电气体碰撞而发光，电子与阳离子碰撞 而还原为电中性的放电气体。并且，再次由于交流电压而电离，发光，中性气体化的循环而 反复。
根据本发明的第二实施方式，由于在所述线圈电极荧光放电灯是一个的情况 下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电源的一次侧功率为Wln(W)时，满足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常数)，所以基于上述近似式，可以通过所述线圈电极的圈数适当地选择所 述交流电源的一次侧功率，并且可以简单地进行荧光放电灯的功耗设计。相反地，可以配合 一次侧功耗，而基于上述实验式，适当地调整上述线圈电极的圈数，从而简单地进行电极设 计。根据本发明的第三实施方式，由于在所述线圈电极荧光放电灯管是一个的情况 下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电源的二次侧功率为W2n(W)时，满足近似式W2n = cn+dnXn(cn, dn:常数)，所以基于上述近似式，可以通过所述线圈电极的圈数适当地选择所 述交流电源的二次侧功率，并且可以简单地进行荧光放电灯的功耗设计。相反地，可以配合 二次侧功耗，而基于上述实验式，适当地调整上述线圈电极的圈数，从而简单地进行电极设 计。根据本发明的第四实施方式，由于在所述第三实施方式中的所述梯度bn和dn满足 bn>dn，所以利用该关系，可以根据所述线圈电极的圈数，更精确地选择所述交流电源的一 次和二次侧功率，相反地，可以配合一次和二次侧功耗，适当地调整所述线圈电极的圈数。根据本发明的第五实施方式，由于在所述圈数η为1 < η < 10的范围内，所述电 线的截面直径d(mm)可在0^6(mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范围内变化时，所述一次侧功率Wln 与所述近似式的值具有最大为5 (W)的偏移幅度，所以可以在上述偏移幅度范围内适当地 选择所述交流电源的一次侧功率，与此对应地，可以在所述范围内改变所述电线的截面直 径d，具有形成所述线圈电极的自由度大的优点。根据本发明的第六实施方式，由于在所述圈数η为1 < η < 10的范围内，所述电 线的截面直径d(mm)可在0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范围内变化时，所述一次侧功率Wln 与所述近似式的值具有最大为0.6 (W)的偏移幅度，所以可以在上述偏移幅度范围内适当 地选择所述交流电源的二次侧功率，与此对应地，可以在所述范围内改变所述电线的截面 直径d，具有形成所述线圈电极的自由度大的优点。根据本发明的第七实施方式，由于在所述第一实施方式中，当将N个所述线圈电 极荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电源的一次侧功率为 Win(W)时，满足近似式Win = aN+bNXN(aN,bN 常数)，所以基于该一次侧功率的近似式，可以 实现将N个所述线圈电极荧光放电灯并联连接而构成的能够高亮度发光的集成线圈电极 荧光放电灯。在通过采用金属内部电极的荧光放电灯管高亮度地发光的情况下，功耗极高，结 果增大了功耗。根据本实施方式，通过所述并联连接的结构，提高了放电空间内的保温效 果，能够高亮度地发光。同时，将所有灯管同时点亮实现了功耗的降低，从而解决了功耗问 题，实现了既能省电又能高亮度发光的划时代的集成型荧光放电灯。特别地，当将交流电源连接到荧光放电灯管的放电空间绝缘型电极上时，在电源 电路输入侧检测的电流是在荧光放电灯管内形成交流电场所需的电流，电流的大小与放电 灯管的管径和放电灯管的长度没有关系，检测的电流值仅由荧光膜的物理特性决定，其值 在0. IA至IA的范围内由荧光膜的物理特性而改变。形成高频电场的功率与荧光放电灯管 的亮度没有关系，它决定了荧光放电灯管的功耗。与荧光放电灯管的发光有关的电子是从第三代电子源在交流电场中取出的电子，其数量可以与荧光放电灯管的点亮功率分离地测 量，其值最大为1mA，由于在形成高频电场所需的电流(IA)的千分之一以下，所以可以在荧 光放电灯管的功耗中忽略。发现荧光放电灯管的亮度由取决于荧光放电灯管的保温效果的 汞蒸气压决定的事实。虽然在现有技术中考虑荧光放电灯管的亮度与荧光放电灯管功耗的 关系，但是该关系很小。发明人等通过从根本上改变了现有技术中的常识的新发现，可以提 供较低功耗的荧光放电灯。此外，通过使用放电空间绝缘型电极，形成将多个由同样的荧光膜构成的荧光放 电灯管配置为束状的荧光放电灯管组，在束状配置的各荧光放电灯管中形成高频电场时， 在荧光放电灯管组的所有管中形成交流电场的功率显著减少。即，发现荧光放电灯点亮所 需的功耗在束状配置荧光放电灯而集成时显著减少的事实。根据更详细的描述，将交流电 源连接到安装有放电空间绝缘型电极的一个荧光放电灯管的电极上，在所述荧光放电灯管 内形成交流电场时，一个荧光放电灯管的功耗是w瓦特。当在所述荧光放电灯管附近束状 地配置多个由同种荧光膜构成的荧光放电灯管时，在束状配置(集成型)的所有荧光放电 灯管内感应相同强度的交流电场。发现在集成型荧光放电灯管的所有灯管中形成高频电场 所需功耗W是在实验使用的荧光放电灯管中，对一个荧光放电灯管的供应功率按每一个一 瓦特相加而得到的合计功率。即，不是W = nw，而是W = n+w，满足整体功耗<<一个的功 耗X个数的关系，集成型荧光放电灯在低功耗下点亮。W = n+w的关系满足与荧光放电灯 管的管径和荧光放电灯管的管长无关系。在从第三代电子源将电子注入集成型荧光放电灯的各放电灯管的交流电场中，由 注入电子使填充气体发光时，荧光膜由电子线致发光荧光体粒子和光致发光荧光体粒子的 排列而形成的情况下，集成荧光放电灯的亮度是一个安装有放电空间绝缘型电极的荧光放 电灯管的亮度的集成个数的倍数。得到极低功耗下(W = n+w)下高亮度的集成型荧光放电 灯。在荧光膜仅由光致发光荧光体构成的情况下，和使用的荧光体粒子表面由电绝缘体的 微细粒子污染的情况下，集成荧光放电灯的亮度不是集成个数的倍数，而是W = nw，集成荧 光放电灯管的优势就没有了。根据本发明的第八实施方式，由于在所述第七实施方式中，当将N个所述电极 荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电源的二次侧功率为 W2n(W)时，满足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常数)，所以基于该二次侧功率的近似式，或者 与所述一次侧功率的近似式结合，可以实现将N个所述线圈电极荧光放电灯并联连接而构 成的能够高亮度发光的集成线圈电极荧光放电灯。根据本发明的第九实施方式，由于在所述第八实施方式中，所述梯度1^和dN满足 bN > dN，所以利用该关系，可以根据线圈电极荧光放电灯的集成数，更精确地选择所述交流 电源的一次和二次侧功率，相反地，可以配合一次和二次侧功耗，最佳地调整线圈电极荧光 放电灯的集成数，从而可以实现将N个所述线圈电极荧光放电灯并联连接而构成的能够高 亮度发光的集成线圈电极荧光放电灯。在一个放电灯的情况下，所述线圈电极的电线的一端侧连接到电源上，另一相对 侧的电线构成开放端。在集成线圈电极荧光放电灯的情况下，可以将各放电灯的线圈电极 的电线的一端侧共同连接到电源侧上而并联，或者，也可以将线圈电极的电线的一端侧作 为另一放电灯的线圈电极的起始端侧，而由一根电线连续地卷绕在各放电灯上而构成。
根据本发明的第十实施方式，可以提供一种荧光放电灯，其中，将寿命耗尽的安装 有内部电极的荧光放电灯管再生以用作所述荧光放电灯管，并且在该安装有内部电极的荧 光放电灯上设置所述线圈电极。现有的寿命耗尽的安装有内部电极的荧光放电灯管的内部 电极大部分由于飞溅而损耗，此时放电气体没有泄漏，是良好的。在本发明的外部电极方式 中，如果放电空间中存在放电气体，能够作为荧光管而驱动。因此，如果在寿命耗尽的安装 有内部电极的荧光放电灯管的外周上设置外部电极，就完美地再生为荧光管，这是由本发 明人等最先发现的。在日本和世界上废弃的荧光放电灯管的个数几乎是无以计数的，如果 将这些荧光放电灯管用于本发明，就可以提供降低资源浪费的集成型荧光放电灯，非常便 宜且环境友好。根据本发明的第十一实施方式，可以提供在所述荧光膜表面上沿管轴方向交替地 分散配置PL荧光体粒子和CL荧光体粒子的线圈电极荧光放电灯。通过沿玻璃管轴方向， 交替地分散配置PL荧光体粒子和CL荧光体粒子，可以实现能够快速点亮和使玻璃管内的 所有区域发光的线圈电极荧光放电灯管。作为具有负电荷的荧光体粒子，包括光致发光荧 光体(PL荧光体)。存在于光致发光荧光体粒子内部的发光中心(杂质)多由迁移元素形 成，在构成发光中心的迁移元素上捕获电子，由该被捕获的电子引起而形成内部持续极化 (PIP)，内部持续极化的电子出现在荧光膜表面上而构成所述负电荷。另一方面，在低压下 发光的阴极线致发光(CL)的发光荧光体中不形成PIP，所以在该CL荧光体粒子的表面上不 存在负电荷。当将从所述电子源取出的电子导入CL荧光膜表面上时，电子由表面传导而加 速。所述加速电子的轨道由于荧光膜上的具有负电荷的PL荧光体粒子而在气体空间中转 弯，从而实现瞬时使荧光放电灯管中的气体点亮放电的荧光放电灯管。因此，如果在加速电 子没有转弯的位置上配置光致发光荧光体，则该位置的光致发光荧光体的负电荷对所述加 速电子施加转弯作用。通过荧光体的选择，可以可变地调整所述负电荷的大小，由此使荧光 膜上的表面传导的电子与放电气体的碰撞加速，从而可以实现放电空间内的快速点亮，并 且在荧光放电灯管中没有现有技术中存在的延迟点亮。在不具有负电荷的荧光体粒子中，包含电子线致发光的荧光体(CL荧光体)。特别 地，低压电子线致发光荧光体的表面污染少，具有不带负电荷的性质，具有不充电的特性。 通过在所述荧光膜表面上交替配置没有负电荷的荧光体粒子(CL荧光体)和具有负电荷的 荧光体粒子(PL荧光体)，提供了在所述荧光膜表面的多个区域上由具有所述负电荷的荧 光体粒子使所述加速电子在气体空间侧转弯的快速点亮和全面发光的高效的荧光放电灯 管。在本实施方式中，在没有负电荷的荧光体区域，由于不产生库仑斥力，所以将在荧光膜 上表面传导的电子加速。另一方面，在具有负电荷的荧光体区域，电子由库仑斥力而在放电 空间中转弯，使放电气体强制放电，从而快速点亮放电灯管。并且，在本实施方式中，由于沿 电子的表面传导方向分散着多个负电荷区域，所以在放电灯管的多个区域产生放电，整个 放电灯管可以明亮地发光。换句话说，当在荧光膜上沿加速电子的前进方向分散存在多个 所述负电荷性荧光体粒子时，通过加速电子和负电荷的库仑斥力，在多个负电荷位置上加 速电子在放电空间中被强制转弯，通过加速电子和放电气体在多个区域上的整个空间内的 碰撞，引起在放电空间整个区域的放电，可以实现能够同时达到快速点亮和全空间点亮的 放电灯管。根据本发明的第十二实施方式，提供所述荧光膜由PL荧光体粉和CL荧光体粉的混合粉形成的线圈电极荧光放电灯。如果将PL荧光体粉和CL荧光体粉混合，并将该混合 粉涂布在荧光放电灯管的内表面上而形成荧光膜，则在荧光膜表面上交替地出现PL荧光 体粒子和CL荧光体粒子。在PL荧光体粉的粒子表面上附着微小直径的CL荧光体粉的情 况下，其效果非常小，没有实用性。必要条件是PL荧光体粉的粒径与CL荧光体粉的粒径近 似。由于PL荧光体粒子具有负电荷，CL荧光体粒子没有负电荷，所以在所述第十一实施方 式中说明的在荧光膜上的露出PL荧光体粒子的无数个点上电子轨道在放电空间侧库仑弯 曲，从而可以实现快速点亮和全面点亮。根据本发明的第十三实施方式，提供所述荧光膜由巴龙磷酸钙PL荧光体粉和低 电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成的线圈电极荧光放电灯。当使用巴龙磷酸钙 PL荧光体粉和在电子线照射下发光的CL荧光体粉的混合粉时，由于巴龙磷酸钙PL荧光体 粉的制造单价变成十分之一左右，所以具有可以降低线圈电极荧光放电灯的制造成本的效 果。即，由于巴龙磷酸钙PL荧光体粉没有采用克拉克数小的稀少的稀土类元素，所以可以 降低荧光体成本。并且，当由表面上具有负电荷的巴龙磷酸钙PL荧光体粉和表面上没有负 电荷或仅具有一点点负电荷的在150V以下的低压下发光的CL荧光体粉的混合粉形成荧光 膜时，在玻璃管轴方向的荧光膜表面上必然存在无数交替分散的PL荧光体粒子和CL荧光 体粒子。在无数的PL荧光体粒子的位置上由其负电荷使传导电子转弯而发光，由于该区域 在荧光膜的整个表面上，所以可以快速点亮和全面发光。如果使用便宜的ZnO荧光体粉作 为CL荧光体粉，则可以进一步地实现低价格化，但是本发明不限于ZnO荧光体粉，只要是在 150V以下的低压下发光的CL荧光体粉，都能得到相同的效果。根据本发明的第十四实施方式，可以提供所述荧光膜由稀土类PL荧光体粉和低 电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成的线圈电极荧光放电灯。由于所述荧光膜由稀 土类PL荧光体粉和CL荧光体粉的混合粉形成，所以具有可以降低使用稀土类荧光膜的线 圈电极荧光放电灯的制造成本的效果。虽然稀土类PL荧光体粉是表面具有负电荷的高性 能PL荧光体粉，但是由于近年来稀土类元素物质的价格高涨，使用稀土类荧光膜的荧光放 电灯管的制造成本正在不断上升。因此，作为本实施方式的CL荧光体粉，如果使用价格比 较便宜且稳定的作为CL荧光体的SiO荧光体，则能够降低混合荧光体粉的制造成本。特别 地，由于ZnO荧光体从由紫外线激励到发光的衰减时间常数非常短，所以可以高速发光，即 使在30V以下的低压下也具有明亮的CL发光的特性。并且，当由表面上具有负电荷的稀土 类PL荧光体粉和表面上没有负电荷的ZnO荧光体粉的混合粉形成荧光膜时，在玻璃管轴方 向的荧光膜表面上必然存在无数交替分散的PL荧光体粒子和CL荧光体粒子。在无数的 PL荧光体粒子的位置上由其负电荷使传导电子转弯而发光，由于该区域是荧光膜的整个表 面，所以可以快速点亮和全面发光。根据本发明的第十五实施方式，根据本发明的线圈电极荧光放电灯管，在外部线 圈电极荧光放电灯管的两端上，安装适合与现有的荧光放电灯管的点亮装置的插座嵌合的 接口。点亮所述线圈电极荧光放电灯管时所需的电源大小为点亮现有荧光放电灯管的所需 电源大小的几分之一以下，并且可以收纳在现有的荧光放电灯管的点亮装置的收纳盒中。 因此，没有完全改变现在使用的点亮装置，这样利用现有的荧光放电的点亮装置，通过仅将 所述线圈电极荧光放电灯管与现有的荧光放电灯管进行置换的麻烦和将小型点亮电源收 纳在点亮装置内部的简单工作，就可以设置线圈电极荧光放电灯管，具有可以实现点亮的便利性和经济性。本发明的更详细的说明检测电流与点亮的关系下面将说明根据本发明的线圈电极荧光放电灯中的重要的高亮度化的研发过程。本发明人等发现以下事实，当将高频电源施加到由第三代电子源构成的荧光放电 灯管的电极上时，在电源电路的输入侧检测的电流包括与发光无关的形成高频电场的电流 和从电源源提供而参与气体原子发光的电子电流这种电流。形成高频电场所需的电流大小 接近1A，在使气体原子发光所需的电子电流的大小的千倍以上。因此，发现形成高频电场的 电流不参与荧光放电灯的发光，而仅决定着荧光放电灯管点亮时的功耗的事实。气体放电 通过来自电子源的电子在与高频电场的共振下在气体空间内移动而引起，但是该电子电流 的电流量小(ImA以下)，不会对点亮荧光放电灯管时所需的实质功率产生影响。上述发现 是在研发将荧光放电灯管的所有功能最优化、在目前没有得到的水平下的省电但高亮度的 荧光放电灯管上重要的事项。进一步地，发现了下面的现象。在一个荧光放电灯管中形成的高频电场在将多个 同种荧光放电灯管放置在所述荧光放电灯管的周围时，在周围放置的荧光放电灯管内也感 应出高频电场。连接到最初的荧光放电灯管的电极上的电源电路中流动的电流值仅由于周 围放置的荧光放电灯管数而增加一点点。荧光放电灯管仅具有高频电源时，荧光放电灯管 不发光。为了使荧光放电灯管发光，必须在高频电场中注入电子。调整可在高频电场中注 入电子的条件。在外部电极荧光放电灯管中，是否能将来自第三代电子源的电子注入形成在荧光 放电灯管内的高频电场中，这要根据所述电极荧光放电灯管中形成的高频电场的大小而有 显著的不同。由在电源电路输入侧检测的电流的监视器检验形成在所述电极荧光放电灯管 中的高频电场的大小。当在外部电极上施加高频电位时，电源电路的检测电流在荧光膜的 污染(带电)状态下有很大的改变。在构成荧光膜的荧光体粒子表面由电绝缘物的微细粒 子重度污染时，电源的检测电流接近1A。在荧光体粒子表面没有电绝缘物的污染时，检测电 流最小，减小到接近0. 1A。检测电流在0.7A以上的荧光放电灯管难以点亮。S卩，当检测电 流在0. 7A以上时，来自第三代电子源的电子不能注入高频电场中。当检测电流在0. 5A以 下时，电子可以容易地注入形成在荧光放电灯管上的高频电场中。从而，将所述外部电极型 荧光放电灯管点亮。为了形成集成型荧光放电灯，当并联连接检测电流在0. 5A以上的外部电极荧光 放电灯管的电极时，在并联连接的外部电极荧光放电灯管中容许从第三代电子供应源将电 子注入交流电场中。由于注入的电子与气体原子非弹性冲突，使气体放电，所以并联连接的 所有荧光放电灯管的荧光膜发出均勻亮度的光。即，点亮并联连接的多个外部电极型荧光 放电灯管所需的功耗仅比单独点亮外部电极型荧光放电灯管时增加一点点，仅发光强度与 并联连接的荧光放电灯管数成比例地增加。当并联连接检测电流在0. 5A以下的外部电极 荧光放电灯管的电极时，可以实现大的省电型荧光放电灯。在此必须注意，市场上的荧光放 电灯管即使改为外部电极荧光放电灯管，检测电流也多0. 7A以上，不能从第三代电子供应 源将电子注入改变的荧光放电灯管中的高频电场中。结果，即使将改变的荧光放电灯管与 检测电流在0. 5A以下的荧光放电灯并联连接，的荧光放电灯管也不发光。作为参考描述， 即使将外形30mm的市场上的荧光放电灯管改变为外部电极型荧光放电灯管，并且并联连接外部电极，改变的荧光放电灯管也不发光。将来自第三代电子源的电子注入高频电场的最佳条件是复杂的，当荧光体粒子表 面上完全没有电绝缘物的污染时，注入高频电场中的电子选择性地在荧光膜的表面上传 导，并到达阳离子源而消灭。结果，表面传导电子不与气体原子碰撞，不能引起荧光放电灯 管的发光。当在荧光膜上突起时，表面传导的电子与突起的荧光体粒子碰撞。当施加的电 场的半周期为零电位时，仅沿一个方向前进的电子动作，仅在突起的荧光体粒子的阴极侧 明亮地发光，在阳极侧不发光。突起的荧光体粒子的发光可以与由电子线照射导致的CL发 光等效。通过该观察，使电子沿一个方向在荧光膜上加速而动作，从而可以确认表面传导电 子的存在。当荧光体粒子表面由电绝缘物重度污染时，来自第三代电子源的电子受到污染 物的带电电荷的负电场的库仑斥力，不进入气体空间，不引起气体的发光。由粒子表面被 适度污染的荧光体粒子和没有污染的粒子的混合粉构成荧光膜时，电子侵入气体空间被加 速，在荧光体粒子表面的带电的负电场区域上使电子轨道在气体空间弯曲，与气体原子非 弹性碰撞。结果，荧光放电灯发光。非弹性碰撞后的电子的轨道发生散乱，但保留在高频电 场的放电路径中，并由下一波的高频电场进行轨道修正、加速，以与其他气体原子非弹性碰 撞。通过重复该过程，形成荧光放电灯管中的阳极光柱。上述复杂的荧光膜的特性可以由以下方法控制。当由相同粒径的低压电子线致发 光(CL)荧光体和光致发光(PL)荧光体混合构成荧光放电灯管的荧光膜时，来自第三代电 子源的电子可以容易地侵入到荧光膜上面，从而并联连接的所有荧光放电灯管以同一亮度 发光。在荧光放电灯管中形成高频电场所需的电源电路的检测电流在0.5A以下。通过此 发现，如果将多个外部电极荧光放电灯管以适当的间隙成束地放置而集成，则在电源电路 中流动的电流值仅有一点改变，仅集成荧光放电灯的亮度与成束的荧光放电灯管数量成比 例地增加。由于荧光膜具有白色体色，对由荧光膜发出的可视光没有吸光性，所以当在成束 的荧光放电管之间设置间隙时，由设置在内部的荧光放电灯管的荧光膜发出的光全部输出 到外部。由于多个荧光放电灯管发光比一个荧光放电灯管的功耗仅增加了一点点，所以可 以研发通过集成以小功率而高亮度地发光的集成型荧光放电灯管。即，由十个荧光放电灯 管集成而构成的集成型荧光放电灯的功率消耗是十个灯管点亮所需的功率的五分之一，而 亮度达到10倍。不仅仅是这些，当在使用金属电极的寿命耗尽的荧光放电灯管的外壁上设置新的 外部电极时，将寿命耗尽的荧光放电灯管再次点亮。在寿命耗尽的荧光放电灯管上将外部 电极设置在放电灯玻璃管端上时，使其完全再生，可发出与按新规制造的外部电极荧光放 电灯管相同亮度的光。并且，完全消除了荧光放电灯管中的对寿命产生影响的因素，因此外 部电极荧光放电灯管的寿命是半永久的，荧光放电灯管的资源回收周期将变得非常长。这 样，使用第三代电子源不仅可以使荧光放电灯管省电，而且节约资源，对防止由废弃的寿命 耗尽的荧光放电灯管的汞造成的土壤污染问题有很大的贡献。


图1为线圈电极荧光放电灯的结构图。图2为图1所示线圈电极荧光放电灯的简要截面图。图3为高频电源6的一次侧功率Wln(W)和线圈电极的圈数η的关系图。
图4为高频电源6的一次侧功率Wln(W)和线圈电极用电线的线径d的关系图。图5为高频电源6的一次侧功率Wln(W)和点亮时间的关系图。图6为当荧光放电灯为单体时点亮时的初期的一次侧功率相对于圈数的变化图。图7为当荧光放电灯为单体时点亮时的初期的二次侧功率相对于圈数的变化图。图8是并联连接η个线圈电极荧光放电灯而施加高频电源6的二次侧电压以同时 点亮的集成线圈电极荧光放电灯的结构图。图9为由公共电线形成各线圈电极荧光放电灯的线圈电极而并联连接的集成线 圈电极荧光放电灯的结构图。图10为为对图8的集成线圈电极荧光放电灯和各种构成的放电灯的功率测量结 果的图。图11为当线圈电极荧光放电灯数量N为1、2、3时高频电源6的一次侧功率Win(W) 和二次侧功率W2n(W)的变化图。图12为在用于多个市场上的内部电极型荧光放电灯的高频电源中由线圈电极构 成的集成荧光放电灯的情况下的二次侧功率变化的图。图13为束状配置七个线圈电极荧光放电灯23集成的集成荧光放电灯的图。图14是说明在本发明中导入荧光膜表面上的电子动作由于荧光膜的电荷状态而 改变的形态的模式图。图15为在本发明中由低压电子线致发光CL荧光体粉和光致发光PL荧光体粉的 混合粉形成的最佳荧光膜的状态的模式图。图16为在本发明中安装有现有的嵌入荧光放电灯点亮装置插座中的、容易制造 的接口的线圈电极荧光放电灯管的模式图。符号说明
1线圈电极荧光放电灯2玻璃管
3线圈电极4线圈电极
5电压施加线6交流电源
7商用电源8荧光膜
9电线10色缘层
11荧光体粒子层12荧光体粒子层
13电压施加线14a玻璃管
14b玻璃管14η玻璃管
15a线圈电极15b线圈电极
15η线圈电极16a线圈电极
16b线圈电极16η线圈电极
17a玻璃管17b玻璃管
17n玻璃管18a线圈电极
18b线圈电极18n线圈电极
19a线圈电极19b线圈电极
19n线圈电极20电压施加线
21电压施加线22荧光放电灯收纳部0121]23线圈电极荧光放电灯24线圈电极0122]25线圈电极26PIP鞘0123]27PL荧光体粒子28CL荧光体粒子0124]29线圈电极荧光放电灯30线圈电极0125]31线圈电极收纳盒32接口0126]CCFL冷阴极荧光放电灯管LCD液晶显示器0127]e电子(释放电子)FL荧光放电灯0128]UV紫外线PIP永久性内部极化0129]HCFL热阴极荧光放电灯管0130]CL电子线致发光(cathodoluminescence)0131]PL光致发光(Photoluminescence)0132]SBE表面结合电子(surface-bound-electrons)
具体实施例方式将使用相同直径的玻璃管的多个荧光放电灯管堆叠成束时，集成成束的荧光放电 灯管构成荧光放电灯。由集成的荧光放电灯可以获得集成个数倍数的明亮的发光。如现有 的例子所示，在使用内嵌金属电极(即非表面绝缘内部电极)的荧光放电灯管中，由于将各 驱动电源连接到集成的各荧光放电管上，所以消耗的功率以集成的放电灯管的倍数增加。 这样与在使荧光放电灯管单独发光的情况相同，没有得到任何好处。另外，即使并联连接， 由于需要高功率以从金属阴极取出电子，所以需要大的点亮电路，因而没有实用性。本发明人等发现当使用采用了第三代电子源的荧光放电灯管时，情况发生改变。 将多个使用第三代电子源的荧光放电灯管扎成束而将电极并联连接所构成的集成荧光放 电灯，由于点亮所需的功率比点亮一个灯的功率仅仅增加了一点，所以发光亮度由于集成 的荧光放电灯管数量而显著地增加。本实施方式所提供的荧光放电灯不使用金属内部电极，而使用线圈电极作为外部 电极，从而为第三代电子源。其中，涂布在管内壁表面上的荧光膜可以一直涂布到管端部。 放电所需的电极安装在放电灯的玻璃管端的外壁表面上。由这种结构构成的线圈电极荧光 放电灯涉及第三代电子源放电。使用内嵌有第三代电子源的外部电极荧光放电灯管的特征之一是点亮放电灯的 电源电路被小型化。点亮电源电路能够小型化的第一个理由是不需要从金属阴极电极取 出电子所需的高压电路。第二个理由是注入荧光膜的电子容易使气体放电。在现有的荧 光放电灯管的点亮过程中，如果不能产生具有克服由气体原子的最外层电子形成的负电场 (IO5VcnT1)的能量的电子，就存在不能启动电子进入气体空间以放电的困难。由于这种困难 在外部电极荧光放电灯管中消失，所以不用设计消耗大量点亮功耗的大型气体放电点亮电 路。第三个理由是由第三代电子源注入高频电场中的电子流在ImA以下，能够使用小型的 集成电路。在电源电路中流动的最大电流是在荧光放电灯管中形成高频电场所需的功率， 其限定在1.0A以下，所以电源电路的体积变小。综合这些理由，外部电极荧光放电灯的电 源电路比现有的使用金属电极的荧光放电灯(直径20mm)的点亮电路的体积大大减小，在 其五分之一以下。
当将交流电源施加到使用第三代电子源的荧光放电灯管的电极上时，在电源电 路中流动由于构成荧光膜的荧光体粒子表面的污染状态而改变的电流。当施加高频电源 (30kHz以上的几kVp)的电压时，非常容易测量该电流的变化。因此，虽然在下面的说明中 描述了由构成荧光膜的荧光体粒子表面的污染状态而改变的电源电路的电流变化，但是该 现象不是在上述高频电源中所特有的，在通常的交流电源频率(50Hz或60Hz)下也会发生， 因此本发明包含使用交流电源而使外部电极荧光放电灯发光的全部交流电源。虽然在直管 型荧光放电灯管中容易形成高频电场，但是在曲管型荧光放电灯管中曲部容易防碍高频电 场，所以存在不能瞬时到达整个管的情况。但是，本发明中也包含在整个管中形成高频电场 的曲管型荧光放电灯管。因此，在本发明的以下说明中均使用型荧光放电灯管。当荧光体 粒子表面被重度污染时，即使在电源电路中流动引起形成高频电场的大的电流，外部电极 荧光放电灯也不能点亮。而是在荧光放电灯管内形成高频电场。这个事实可以通过可在荧 光放电灯管的管轴方向的中心部分上与管壁距离IOcm的区域的小面积内检测高频电场而 确定。上述事实显示了在外部电极荧光放电灯管内形成高频电场而在电源电路中流动的电 流与荧光放电灯管的气体放电没有直接关系。在使用的荧光体粒子表面由电气绝缘物污染的情况下，电气绝缘物一般是带电 的。由污染荧光体粒子表面的物质带电而产生的负电荷扩散到空间中。由于从第三代电子 源取出的电子的运动能量接近于零，所以运动能量小的电子由污染物质的带电负电荷而受 到库化斥力，不会进入气体空间，因此荧光放电灯管不放电。当瞬时采用现有的放电气体点 亮方式(瞬时施加高电压)时，由于一部分带电污染物质消失，所以第三代电子源的电子侵 入气体放电路径中，实现气体放电，但是其强度弱，经过一段时间放电消失。即使实现气体 放电，引起形成高频电场的电源电路中流动的电流也不改变，显示了当在外部电极荧光放 电灯上施加高频时流动的电源电流比气体放电所需的电子流大很多的事实。该电源电流 (即电路的功率)由于构成荧光膜的荧光体粒子的特性而发生显著的改变。即，在同种类型 的荧光放电灯管中，一个荧光放电灯管的功耗w(瓦特)都是在w = 4 7(瓦特)的范围 内波动。当荧光膜包含20%以上的没有污染的荧光体粒子表面的低压电子线致发光的CL 荧光体时，电源电路中流动的电流减小到一半以下。当电源电路中流动的电流在0.5A以 下时，外部电极荧光放电灯管通过瞬时从电源施加高频而被点亮。阳极光柱内参与发光的 电子在放电路径中没有消失而被重复使用(10次)，所以每单位时间所需的电子数大量减 少。激励的气体放电时还原为气体原子，具有再激励的机会。由电子的非弹性碰撞导致的气 体激励在统计学上作为置换型抽样而处理。考虑到这种情况，计算每单位时间与气体激励 相关的最大电子数(电流)时，是在电源电路输入侧测量的电源电流的千分之一左右( 1mA)。由该电子数在单位时间激励的气体原子数在每单位放电空间内是个左右。激励 气体释放一个UV光子之后恢复到基础状态。气体内释放的UV光由荧光膜变换为可视光，但 是其量子效率在实际荧光膜中是1，所以激励气体数相当于从荧光膜释放的光子数。从荧光 放电灯每单位放电空间发射的个左右的可视光的光子数就是作为将房间照亮成白天 亮度的光源的充足的光子数。通过以上计算，得到以下事实，在外部电极型荧光放电灯管中 流动的电流主要取决于外部电极荧光放电灯管内形成的高频电场所需的电源电流，不是激 励气体原子的电子数。本发明人等通过上述计算和实验发现了，在讨论荧光放电灯管的放电上，在放电管内移动的电子数和形成高频电场的电源电流的差实现的重要的角色，并且 得知，为了得到省电的荧光放电灯管，需要优选地在荧光放电灯内形成高频电场的荧光膜。由于外部电极型荧光放电灯管消耗的功率受到荧光膜的电气特性的影响而决定， 所以可以通过选择荧光膜而将外部电极型荧光放电灯管的功耗最低化。另外，由于外部电 极型荧光放电灯管的功耗由于荧光膜的污染程度而改变，所以即使使用相同种类的荧光体 粉，而制造分组不同时，将外部电极型荧光放电灯管点亮的功率也发生改变。进一步地，使 用相同种类的荧光体，荧光膜发光的颜色改变，点亮功率也改变。即使使用同一混合荧光体 粉，每个外部电极型荧光放电灯管的点亮功率也会有一点改变。考虑到在荧光放电灯制造 时的产品管理中荧光体粒子表面的污染必然存在变化。可知，在所述的外部电极型荧光放电灯管中的从第三代电子源流入高频电场中的 电流中，由于在与电源电路连接的外部电极和外部电极型荧光放电灯管内的气体之间插入 电气绝缘体，所以在气体空间中参与放电的电子不由电源电路直接提供，而是在气体空间 中自己供应。当连接到电极时，在电源电路中流动的是形成高频电场所需的功率，其所需的 电流由点亮电源电路检测。在现有的荧光放电灯管的气体放电中，形成高频电场所需的功 率与参与气体放电的电子流不可分离，最佳地实现注入电子和气体原子的激励次数。本发 明人等通过使用上述的第三代电子源，在点亮荧光放电灯管时在电流电路中流动的形成高 频电场所需的功率和参与气体放电的电子流可以分离。这是在荧光放电灯管的气体放电的 研究上的重大发现。讨论用于点亮荧光放电灯管的电源电路的尺寸。在现有的金属电极荧光放电灯管 中，如果从金属电极抽出的电子的运动能量不比充满气体空间的气体原子的最外层电子产 生的负电场大，则抽出电子不能进入气体原子空间中，则气体放电的点亮存在困难。在使用 金属电极的荧光放电灯管的点亮中起主要作用、复杂、占大量体积的电源电路的工艺，在使 用第三代电子供应源的荧光放电灯管中是不需要的。因此，从电源电路中去除了点亮所需 的不必要的主要电路，仅此电源电路的功耗就变成现有的五分之一以下。随之，电源电路装 置的体积变成现有的荧光放电灯管的五分之一以下，可以容纳在小空间中。同时，电源电路 的制造单价也降低了很多。以下说明使用第三代电子源时，在外部电极荧光放电灯管中形成的高频电场根据 荧光膜的电气特性有很大的变化。为了减少外部电极荧光放电灯管中的高频形成功率，构 成荧光膜的荧光体粒子的电气特性是重要的。本发明人等发现，当荧光膜包含30重量％左 右的由低压电子线致发光的电子线致发光(CL)荧光体，包含70重量％的在光致发光(PL) 下稍微更亮地发光的PL荧光体时，在外部电极荧光放电管中的形成高频电场的功率最小。 即，外部电极荧光放电灯管的点亮功率最低。点亮功率根据蓝色和绿色发光荧光体粒子的 表面状态而改变。在稀土类荧光体内将氧化钇荧光体用于红色荧光体时，电子线致发光的 临界电压是110V，所以当使用该红色混合稀土类荧光体粉制作荧光膜时，且氧化钇红色荧 光体粉使用的多时，荧光放电灯管的点亮功率降低。构成电灯泡颜色的荧光体粉不使用氧 化钇荧光体，而使用其他的红色成分的荧光体(临界电压高的)，所以增加了电源电路的电 流。为了降低电源电路的电流，氧化钇红色荧光体的临界发光电压IlOV仍然过高。当混合 在20V左右发光的CL荧光体时，由于CL荧光体的效果，电源电路的电流最小。作为这样的CL荧光体，包括ZnO低压CL荧光体(临界电压IOeV)。当使用由包含30重量％的SiO荧光体的未表面处理的白色发光巴龙磷酸钙荧光体而形成的荧光膜时， 即使细管的荧光放电灯管也能够发出明亮的光。在本发明中使用的外部电极型荧光放电 灯管中，为了照明而使用包含30重量％的ZnO低压CL荧光体的白色发光巴龙磷酸钙荧光 体。在存在现色性问题的荧光放电灯管中，使用在现有的稀土类混合荧光体中再添加10重 量％的ZnO低压CL荧光体而构成的荧光膜时，获得发光的颜色不改变、形成高频的功率降 低的荧光膜。此外，当在白色发光巴龙磷酸钙荧光体中混合20重量％的氧化钇红色荧光体 时，获得现色性改善的便宜的荧光膜。一个外部电极荧光放电灯管的点亮功率(包含驱动电路)在通常的具有金属电极 的荧光放电灯的点亮所需的电源电路的功耗的二分之一以下。在集成荧光放电灯的情况 下，将功耗小的一个外部电极荧光放电灯管点亮，进一步地在其周围放置由其他的同种荧 光膜形成的外部电极荧光放电灯管时，在第二个外部电极荧光放电灯管内也感应出高频电 场。当并联电连接两个外部电极荧光放电灯的电极时，第二个荧光放电灯管也被点亮，发出 与第一个外部电极荧光放电灯管相同亮度的光。并且，当在电源输入侧测量电源电路中流 动的功率时，仅比由一个外部电极荧光放电灯管点亮消耗的功率增加一点。进一步地，当由 同种荧光膜形成的外部电极荧光放电灯管数增加为第三、第四时，并联连接的外部电极荧 光放电灯管的任何一个都发出相同亮度的光。实施例下面，结合附图详细说明根据本发明的线圈电极荧光放电灯的实施例。图1为线圈电极荧光放电灯的结构图。图2为线圈电极的简要截面图。该荧光放 电灯管1由在内表面上形成荧光膜8、两端被密封的玻璃管2，卷绕状配置在玻璃管2的两 端外周上的线圈电极3、4，和由来自商用电源7的供应电源产生高频电压的高频电源6构 成。玻璃管2的内部形成作为空腔的填充放电气体的放电空间。在玻璃管2的内部填充构 成放电气体的氩(Ar)气，并且密封入汞(Hg)滴。线圈电极3、4通过将电线卷绕在玻璃管 外周表面左右端部上四圈而构成，是放电空间绝缘型电极中的一种。如图2的2B所示，各 线圈电极由在电线9外围涂布绝缘层10而形成的绝缘涂层电线构成，终端为开放端，卷线 侧作为电压施加线5连接到高频电源6的输出侧上。线圈电极3、4使用瓷漆涂层电线或乙 烯树脂涂层电线。由于使用线圈电极3、4作为外部电极，所以与帽子电极和电极膜相比，只 需要在玻璃管端部进行卷绕，所以制造简单。在如上构成的线圈电极荧光放电灯中，通过在线圈电极3、4上施加由高频电源6 产生的高频电压，可以使上述放电气体放电而点亮。如图2的OA)所示，形成在玻璃管2 内表面上的荧光膜8在线圈电极3、4的相对表面上延伸，将该延伸部分称为荧光体粒子层 11、12。荧光膜8由PL荧光粉和CL荧光粉的混合荧光体形成。在面对放电空间的荧光膜 8的表面上沿管轴方向分散地配置PL荧光体粒子。以下说明在线圈电极荧光放电灯1中的第三代电子源和阳离子源的动作。在由高 频电源6施加的高频电压的瞬时，在线圈电极3上施加正电位，在线圈电极4上施加负电 位。此时，荧光体粒子层11、12由绝缘体构成，其在相反的极性下电介质极化。S卩，与线圈 电极3相对的荧光体粒子层11在负正下进行电介质极化，与线圈电极4相对的荧光体粒子 层12在正负下进行电介质极化。在荧光体粒子层12上电介质极化的正电荷的电位比线圈 电极3的正电位高几倍。作为放电气体的Ar由高频电场离子化，构成e—和Ar+，e由于库仑引力而积累在管内正电位最高的荧光体粒子11侧而形成电子源，该电子源构成本发明 中的第三代电子源。相反地，Ar+由于库仑引力而在线圈电极4侧积累在管内负电位最高 的荧光体粒子12侧而形成阳离子源。电子源的电子e_朝向阳离子源，不消灭地与放电空 间内的气体原子反复非弹性碰撞，一边描绘电子轨道，一边前进，从而与Ar+结合而还原为 中性的Ar。在本发明中，由于不从外部电路注入电子，所以完全不会发生电极电压下降，从 而就能够降低这部分消耗的功率。此外，线圈电极3、4由玻璃管壁与气体空间隔离，所以没 有阳离子碰撞，从而不会产生飞溅，实现了寿命的增加。也就是说，在本发明中能够实现消 除电极电压下降和消除飞溅。研究根据本发明的线圈电极荧光放电灯中的各种电极形成条件。图3示出高频电源6的一次侧功率Wln(W)和线圈电极3、4的圈数η的关系。在该 实验中，测量当圈数η变为1、5、10时的一次侧功率。作为具有线圈电极的荧光放电灯管， 显示了将使用安装内部电极的荧光放电灯管改变为线圈电极荧光放电灯的例子(参考图 (3Α) (3C))，以及将寿命耗尽而废弃的安装内部电极的荧光放电灯管改变为线圈电极荧 光放电灯的例子(参考图(3D) (3F))。绝缘涂层电极的金属电极的直径变为0.26、0.5、 0.8、1.6Φ(πιπι)。图(3Α) (3C)示出点亮初期时的功率、30分钟后、60分钟后的功率。图 (3D) (3F)示出次品中的点亮初期、30分钟后、60分钟后的功率。根据图3的测量结果可知，在一次侧功率Wln(W)和线圈电极3、4的圈数η之间，在 点亮后随着时间的变化保持线性关系。也就是说，在线圈电极荧光放电灯是一个的情况下， 获得测量相对于各电线直径，电线圈数η变为1、5、10时的一次侧功率的结果，近似式为Wln =S1^bnXnOvbn 常数)。上述一次侧功率与圈数η具有近似的线性关系是本发明人等最 先发现的事实。确定上述近似的线性关系由于线径d而改变，线径d不同则一次侧功率Wln 仅存在AW的幅度偏移。函数关系和偏移幅度ΔW将在下面采用图6进行详细地描述。图4示出高频电源6的一次侧功率Wln(W)和线圈电极用电线的线径d的关系。 在该实验中，在线径d变为0. 26,0. 5,0. 8、1. 6Φ (mm)时，测量交流电源6的一次侧功率。 与图3的实验相同地，圈数η变为1、5、10，示出卷绕线圈电极的新的荧光放电灯管(参考 图(4Α))，以及将寿命耗尽的荧光放电灯管改变为线圈电极荧光放电灯管的例子(参考图 (4Β))0图(4Α)、(4Β)分别示出新品和将寿命耗尽的荧光放电灯管改变为线圈电极荧光放 电灯管在点亮60分钟后的功率。通过该结果可知，得到在给出的圈数η的情况下，与改变 前后的荧光放电灯管没有关系、一次侧功率Wln(W)稳定的点亮驱动状态。即，可知一次侧功 率Wln (W)几乎不取决于线径d。图5是以卷绕成线圈的金属线的直径d为参数，测量高频电源6的一次侧功率 Wln(W)和点亮时间t的关系的结果。在点亮时、30分钟后、60分钟后测量在卷绕成线圈的 金属线的直径d变为0. 26,0. 5,0. 8、1. 6Φ (mm)，圈数η变为1、5、10时表现的一次侧功率变 化。与图3和图4的实验相同地，作为缠绕线圈电极的荧光放电灯管，示出改变新的荧光放 电灯管的情况(参考图(5Α) (5D))，以及改变(再生)寿命耗尽的荧光放电灯管的情况 (参考图(5Ε) (5Η))。根据该实验结果可知，新品和再生品由于线径d和圈数η而具有 变化，但是在给出的d和η下一次侧功率没有很大的变化，而得到稳定的点亮驱动状态。由图6可知，当使用单体的线圈电极荧光放电灯管时，研究点亮时的初期的一次 侧功率Wln(由变量y表示)和圈数n(由变量χ表示)的变化，y和χ之间具有线径关系。可知，高频电源的一次侧功率Wln取决于线径d而改变，但是在给出的d中，一次侧功率y 由圈数X的一次函数近似地表示。例如，在最小线径(1 = 0^6Φ的情况下，得到由y = 1. 26x+2. 72表示的实验式。测量值的差异由最小二乘法确定合适性。在其他的d下的实验 式如图6所记载。因此，基于实验式，当确定线圈电极的圈数η时，可以确定高频电源6的 一次侧功率，并且可以简单地进行线圈电极荧光放电灯管的功耗的设计。相反地，可以配合 一次侧功耗，而基于上述实验式，适当地确定上述线圈电极的圈数，从而简单地进行电极设 计。此外，如从图6可知，根据一次侧功率Wln(W)和线圈电极的圈数η的相关实验，确 定了接下来的事实。S卩，当圈数η在1 < η < 10的范围内，电线的线径即截面直径d(mm) 在0^6(mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范围内变化时，一次侧功率Wln的改变幅度AW在圈数η增 加的同时增大，差数n = 10时具有5(W)的最大偏移幅度。换句话说，上述一次侧功率Wln 与上述近似式的值的最大偏移幅度为5 (W)。因此，可知在上述最大变化幅度的范围内，可以 适当地选择高频电源6的一次侧功率，与此对应地可以在上述范围内改变线径d，所以形成 线圈电极的自由度大的事实。接下来，研究作为单体的线圈电极荧光放电灯的高频电源6的二次侧功率W2n(W) 的变化。图7示出当荧光放电灯为单体时，点亮时的初期的二次侧功率W2n(由变量y表示) 和圈数n(由变量χ表示)的变化，得到y与χ的一次函数的实验式。例如，在(1 = 0^6Φ 的情况下，得到y = 0.25x-0. 12的实验式。在其他的d下的情况如图7所记载。因此，二 次侧功率也与一次侧功率一样满足W2n = cn+dnXn(dn,dn 常数)。基于该实验式，可以根据 线圈电极的圈数，适当地确定高频电源6的二次侧功率，并且可以简单地进行线圈电极荧 光放电灯的功耗的设计。相反地，可以配合二次侧功耗，基于上述近似式，适当地确定线圈 电极的圈数，从而简单地进行电极设计。此外，如从图7可知，根据线圈电极用电极的线径d和二次侧功率W2n(W)的相关实 验，确定了接下来的事实。S卩，当圈数η在1彡η彡10的范围内，电线的截面直径d (mm)在 0. 26 (mm) ^d^ 1.6(mm)的范围内变化时，d增加时梯度变大。该事实是二次侧功率Wai的 值根据d值而增加，d = 0. 26时的改变幅度Δ W在圈数η = 10时最大为0. 6 (W)。换句话 说，上述二次侧功率W2n的上述实验式的值在相同圈数下，由d的值而增加0. 6(W)。因此， 可知在由上述d值导致的变化幅度AW的范围内，可以适当地确定所述交流电源的二次侧 功率，与此对应地可以在上述范围内改变电线的截面直径d。可知，线圈电极荧光放电灯的 线圈电极的选择自由度大的优点。如图6和图7可知，关于上述一次侧功率Wln和二次侧功率W2n成立的实验式任何 一个都与线径d、线圈电极的圈数η和点亮时间t相关，相关的关系可以由通式W = f(d，n， t)表示。但是，由于已知与线径d和时间t的关系比η的值小，所以可知上述可以大致以W = f(n)来表示。当导入相关关系时，一次则的功率由Wln = an+bnXn表示，二次侧的功率由 W2n = cn+dnXn表示。另外，图6和图7的实验式由一次函数表示，可知所述梯度比和《具 有比>《的关系。更详细地，可知在bn/dn = 2 7的范围内。当改变线圈电极荧光放电 灯的种类时，所述范围进一步扩大。因此，利用此关系，可以根据线圈电极的圈数，更精确地 选择高频电源6的一次和二次侧功率，相反地，可以配合一次和二次侧功耗，最佳地确定线 圈电极的圈数。
作为上述线圈电极荧光放电灯的应用，将说明由多个管构成的集成荧光放电灯的 实施例。图8示出并联连接η个线圈电极荧光放电灯而施加交流电源6的二次侧电压以同 时点亮的集成线圈电极荧光放电灯。在各玻璃管14a、14b 14η的各两端上，形成由绝缘
涂层电线构成的线圈电极对15a和16a.....15r!和16η，在各线圈电极对上通过电压施加
线13提供二次侧电压。在这种情况下，相对于电压施加线13，并联连接各线圈电极荧光放 电灯管的线圈电极。图9示出将一个线圈电极的电线的一端侧作为另一个放电灯的线圈电极的起始 端侧，由一根绝缘涂层电线连续地卷绕在各放电灯上而并联的集成线圈电极荧光放电灯。 在各玻璃管17a、17b 17η的各两端上，形成线圈电极对18a和19a、· · ·、18n和19η，在各 线圈电极对上通过电压施加线21提供二次侧电压。在这种情况下，将由绝缘涂层电线构成 的电压施加线21用于各线圈电极的电线，由单根电线并联连接集成线圈电极荧光放电灯。在图10和图11中，研究了在由多个线圈电极荧光放电灯构成的集成线圈电极荧 光放电灯中，高频电源6的一次侧功率Win(W)和二次侧功率W2n(W)相对于荧光放电灯的组 成个数(下面称为荧光灯管个数)的变化，其中包含对单个线圈电极荧光放电灯的研究。图10示出在图8的并联连接方式下的集成线圈电极荧光放电灯的功率测量结果。 在该测量中，采用并联连接八个线圈电极荧光放电灯而集成的线圈电极荧光放电灯。图 (IOA)示出序号1-8的荧光灯单体在点亮初期的一次侧功率Win(W)和二次侧功率W2n(W)。 单体的各线圈电极荧光灯管的功耗基本上没有变化。图(IOB)示出在将图(IOA)中示出的线圈电极荧光灯管并联连接而增加集成数量 (上限为8)的情况下，点亮初期的一次侧功率Win(W)和二次侧功率W2n(W)。当荧光灯管的 个数(由变量χ表示)增加时，一次侧功率Win (W)和二次侧功率ff2N(W)(由变量y表示)随 之增加，表现出线性相关性。一次侧功率y相对于线圈电极荧光灯管个数N的实验式由y =1. 67x+4. 78表示。二次侧功率y的实验式由y = 0. 23χ-0. 13表示。图11示出由图9中的一个电线形成的连接方式构成的集成线圈电极荧光放电灯 管而得到的Win和Wffl的测量结果。示出了当线圈电极荧光放电灯管数量N为1、2、3(总数 为3)时，高频电源6的一次侧功率Win和二次侧功率Wffl的变化。在这种情况下，一次侧 功率Win(W)和二次侧功率W2n(W)也表现与集成线圈电极荧光放电灯的线圈电极荧光放电 灯管数量η的一次函数关系。即，一次侧功率y相对于线圈电极荧光放电灯管数量X，满 足y = 5.76X+0.04。此外，二次侧功率y相对于线圈电极荧光放电灯管数量x，满足y = 0. 94χ-0. 34ο接下来，整理图10和图11的测量结果。关于一次侧功率，满足近似式Win = aN+bNXN(aN, bN 常数)，所以基于该一次侧功率的近似式，可以通过将N个线圈电极荧光放 电灯管并联连接，而实现能够发出高亮度光的集成线圈电极荧光放电灯管。同样地，关于交 流电源6的二次侧功率，也满足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常数)，所以基于该二次侧功 率的近似式，或者结合上述一次侧功率的近似式，可以通过将N个线圈电极荧光放电灯管 并联连接，而实现能够发出高亮度光的集成线圈电极荧光放电灯。并且，在集成的线圈电极 荧光放电灯管的情况下，所述梯度bN和dN也具有bN > dN的关系。在图10和图11的具体 例子中，bN/dN = 5 7，如果荧光灯的种类改变，该范围会进一步地扩大。利用此关系，可以根据构成荧光放电灯的管数，更精确地选择一次和二次侧功率，相反地，可以配合一次和二 次侧功耗，最佳地调整构成荧光放电灯的数量。这里比较检验了各公司的荧光灯的集成线圈电极荧光放电灯管的二次侧电压。图 12示出在多个市场上的内部电极型荧光放电灯和其所使用的高频电源中由线圈电极构成 的集成荧光放电灯的情况下的二次侧功率变化。在M公司制造的内部电极型荧光放电灯上 施加线圈电极，并使用M公司的高频电源的情况下，二次侧功率y相对于线圈电极荧光放电 灯管数X，满足y = 0. 42x-0. 22。在A公司制造的内部电极型荧光放电灯管上施加线圈电 极，并且电源也使用A公司的电源的情况下，二次侧功率y相对于线圈电极荧光放电灯管数 χ，满足y = 0. 23x-0. 13。各公司的荧光灯的梯度dN不同的理由可能是各公司的荧光灯的 荧光膜材料不同。因此，通过选择给出小梯度dN的荧光膜材料，可以起到进一步省电的效 果。因此，与在图10和图11中示出的测量结果相同地，确定各公司的荧光灯的二次侧功率 与构成的荧光放电灯数具有线性关系。同时，意味着各公司的荧光灯的一次侧功率也具有 线性关系。由此，在通过使其他公司的市场上的合格的内部电极型荧光放电灯和废弃品再 生而构成集成荧光放电灯管的情况下，基于上述线性关系，也可以通过将N个线圈电极荧 光放电灯管并联连接，而实现能够发出高亮度光的集成线圈电极荧光放电灯管。上述图8和图9的集成荧光放电灯具有平面型并联配置各线圈电极荧光放电灯的 结构，所以最适用于配置在天花板或壁面上的照明用平面型光源。此外，它作为光源，没有 浪费空间的部分，所以有利于室内房屋设计的多样性。进一步地，该平面型光源可适用于液 晶如液晶背光灯的平板型光源。图13示出在荧光放电灯收纳部22内通过间隔件(未图示)仅间隔规定间隙地将 七个线圈电极荧光放电灯管23配置成束状而集成的大型灯结构的集成荧光放电灯。在各 线圈电极荧光放电灯管23的两端上具有线圈电极M、25。设置在七个线圈电极荧光放电灯 管23左右端上的线圈电极M、25经由并联连接部(未图示)连接到电压施加线20上，高 频电源6的高频电压并联地施加到各线圈电极荧光放电灯管23上。该集成型荧光放电灯 通过将多个线圈电极荧光放电灯管23配置成束状，使得在间隙内积累来自各线圈电极荧 光放电灯管23的辐射热量，从而防止由于各线圈电极荧光放电灯管23内部冷空气的对流 而导致冷却，具有保持适当温度的作用。如上所述，在线圈电极荧光放电灯23的内部，作为放电气体，包含Ar气和Hg滴。 Ar气一直以气体状态存在，Hg在室温下有少量蒸发，多以汞滴形式存在。在Ar气中以气体 存在的Hg原子被激励时，产生使荧光放电灯管的荧光膜发光的2Mnm紫外线。因此，通过 Hg滴在Ar气中蒸发的量来改变254nm紫外线的强度。其中，通过使Ar气的温度上升来进 行控制。根据经验，当Hg蒸气压在0.7Pa 1.5Pa左右时，得到最佳的输出光。在放电手 册等中，其最佳温度范围是40°C 45°C，但是根据本发明人等的研究，即使上升到70°C左 右也没有问题。在高温时，由于介入了 365nm的紫外线量，2Mnm的紫外线量也增加，所以来 自荧光膜的PL亮度显著增加。温度的上限是70°C左右。在一个荧光放电灯管中，放电管表 面与冷空气接触，并且由于空气对流一直释放热量。为了防止放电管的冷却而维持在最佳 温度，必须施加使Ar气中一直产生与释放的热量相当的热量的功率。在现有的荧光放电灯 管的驱动中，以冷却损失的热量加热Ar气。换句话说，荧光放电灯管消耗的功率仅仅是用 于浪费的对应于释放的热量的功率。在荧光放电灯管内产生的热使气体原子离子化。为了将气体原子离子化，需要将放电灯内的电子的运动能量加速到离子化电压以上，这需要在 放电灯管电极上施加MHz的高频电场或施加高压。在本实施方式中，通过将荧光放电灯管配置为束状，使荧光放电灯管相互保热，进 一步地通过收纳在将荧光放电灯收纳管22内，使得起保温作用地束状配置的荧光放电灯 管内的气体温度迅速上升到最佳的温度，并且可以使气体空间中的汞蒸气压为最佳值。图14是说明在本发明中导入荧光膜表面上的电子动作由于荧光膜的电荷状态而 改变的形态的模式图。在图14中解释了对FL管(荧光放电灯管)内的气体放电产生影响 的荧光膜的四种电荷状态和电子轨道的变化。图14(A)是在玻璃管2的内壁表面上涂布市 场上的用于放电灯(PL)的荧光体粉而形成的荧光膜27的部分图。本发明人发现，市场上 的PL用荧光体的全部粒子从制造时就保持着持续性内部极化(PIP)，则假定在粒子外具有 PIP的负电荷(大约150V)电场。因此，使用市场上的PL荧光体而形成的荧光膜27的上表 面由PIP负电荷覆盖。这样，当来自初始速度接近零的电子源的电子e接近时，电子e由于 PIP负电场而受到静电斥力，不会进入到荧光膜上。不仅仅是这样，由于气体空间充满由填 充气体原子最外层的外层电子而产生的负电场，该电场强度是105V/cm，所以电子e也不进 入气体空间。因此，气体原子不放电，即气体放电没有被点亮。在图14(B)中，可以容易地将初始速度接近于零的电子导入使用荧光体粒子不具 有PIP的荧光体而构成的荧光膜观上，由箭头示出了导入电子在荧光膜表面上传导的状 态。根据各种检验的结果，作为不具有PIP的荧光体，具有在15V以下的低电子线照射下发 光的CL荧光体。代表性的荧光体发出绿白色的光，或者包括在390nm下具有尖端的尖锐 的线状发光的氧化锌(SiO)荧光体，不使用钠化盐作为溶剂而构成的发出蓝色光的硫化锌 (ZnSAg:Cl)荧光体，发出绿色光的硫化锌(aiS:Cu:Al)荧光体，以及在特殊条件下构成的 MgO粒子。当将照射荧光膜的电子的能量上升到120V时，采用通过过量的氧化锌制造的硅 酸锌(Zn2SiO4 = Mn)荧光体，将表面进行化学蚀刻而形成的硫酸钇(Y2O2SEu或Tb)荧光体， 没有使用溶剂而形成的氧化钇(Y2O3 = Eu或Dy)荧光体，以及使用溶剂而使粒径变大之后、用 酸去除表面析出的溶剂而清洁表面得到的氧化钇荧光体等。图14(B)的例子示出由ZnO荧 光体构成荧光膜的情况。进入到荧光膜表面上的低速电子没有PIP负电场，所以容易进入 到荧光膜上，并且通过放电管另一端上的阳离子源B的电场加速，沿一个方向向荧光膜表 面前进，不与气体原子碰撞，当到达阳离子源B时与其再结合而还原成气体原子。能够计算 出在一般FL管(管长50cm)中沿一个方向前进的电子轨道上气体原子存在的概率。该值是 10-6，因此沿一个方向前进的加速电子与气体原子碰撞的概率可以认为是零。所以，由表面 传导的电子不会导致气体原子发光。在由CL荧光体构成的荧光膜表面上沿一个方向传导 的电子的检测是这样的，当使施加电场的半个周期为零电位，而在荧光膜上专门实现与荧 光膜的碰撞时，电子在荧光膜突起的阴极侧的侧面上周期地产生碰撞，从而产生明亮的CL 发光，但是电子在阳极侧的侧面上没有碰撞，所以不发光。因此，通过肉眼观察就可以确定 此事实。图14(C)示出为了确定上述发现，在荧光放电灯管的荧光膜的小面积终端上涂布 ZnO荧光体粒子观(无PIP)，在剩下的大面积上由市场上的排列有PL荧光体粒子的荧光膜 27(有PIP)涂布在荧光放电管内壁面上。实验时，首先在玻璃内壁表面上涂布市场上的PL 荧光体粒子，并通过干燥灰化粘合剂。在由柔软的布擦拭玻璃端的荧光膜之后，将ZnO荧光体粒子观涂布在擦拭后的玻璃内表面上。通过干燥灰化粘合剂。通过此方法，制成图14 (C) 的荧光膜。由该荧光膜构成的荧光放电灯管的特征是，当荧光放电灯管变长时，在Ar气体 中移动的电子由于离电极端较远，所以受到强大的PIP作用，结果阳极光柱径变窄，荧光放 电灯管的中心部分变暗。从而，为了使中心部发出明亮的光，使施加在电极上的电位增加， 所以增加了功耗。在该荧光膜上设置本发明的电子源，并导入初始速度接近零的电子。电子在排列 有ZnO荧光体粒子观的区域被加速，使其具有能够激励气体原子的能量。加速电子不能进 入市场上在售的荧光膜27，电子轨道弯曲而进入气体空间。进入气体空间的电子与气体原 子非弹性碰撞，激励气体原子，从而点亮气体空间的放电。该现象构成荧光放电灯管的气体 放电的瞬时点亮。非弹性碰撞的电子没有从气体空间消失，而是利用高频波，从高频电场获 得适当的能量，从而通过非弹性碰撞激励下一个气体原子。与沿放电路径传播的高频波共 振的电子一边通过该反复而激励气体原子，一边在放电管中移动，直到移动到管端，最后， 与离子结合而消失。当用我们的眼睛观察与高频波共振而在荧光放电管中移动的电子时， 观察到的是荧光放电灯管以均勻的强度发光的荧光膜。在放电路径中移动的电子通过加速而具有能量，从而与气体原子非弹性碰撞。非 弹性碰撞的电子的轨道方向是随机的。在沿随机方向散乱的电子中，存在具有接近荧光膜 机会的电子，但是由于荧光膜中存在PIP26的负电荷，所以电子不能接近荧光膜，而返回到 阳极光柱内。造成与高频波共振的气体原子发光的电子的活动范围不是气体放电管的整个 空间，而是限定在与荧光膜保持一定距离的放电管的中心的气体空间内，是形成在PIP鞘 沈上的阳极光柱。气体原子是电中性的，不受电场和电荷的影响，在放电管内均勻浓度地 分布。在阳极光柱发出的光是电子从气体原子的激励能级向基础能级迁移而产生的，并且 发出的光允许被气体原子吸收。在这种情况下，阳极光柱内发出的光被处于阳极光柱和荧 光膜之间的气体原子吸收，到达荧光膜的是被吸收后的余量。在荧光放电灯的情况下，利用 低压Hg蒸气发光。由于发光是电子从Hg的激励能级6p向基础能级6s迁移，所以由在阳 极光柱和荧光膜之间的Hg蒸气接收。由于光是没有电荷的粒子，所以不受PIP的影响，仅 在阳极光柱和荧光膜之间的Hg蒸气吸收后的余量到达荧光膜。相当于由巴龙磷酸钙荧光 体形成荧光膜的情况。由于巴龙磷酸钙荧光膜的PIP强度即使在管径小的情况下也不会改 变，所以阳极光柱的直径缩小。结果，由巴龙磷酸钙荧光膜形成的荧光放电灯管在管径细时 发出的光明显减少。为了增加给出的荧光放电灯管中的到达荧光膜的紫外线量，优选地不 用PIP负电荷覆盖荧光膜。即，优选地不形成PIP鞘。进一步地，可以确定下面的事实。由 于荧光体粒子是具有大的光折射率的粒子，所以一部分紫外线冲入排列在荧光膜表层上的 荧光体粒子中，在发光中心被直接吸收而发出可视光。由表层粒子反射的紫外线变成漫射 光，冲入位于荧光膜深处的荧光体粒子，从而位于深处的荧光体粒子也发出光。以最合适的 层数形成荧光膜。最后，如图14(D)所示，在玻璃管内表面上交替地排列具有PIP的市场上的PL荧 光体27和没有PIP的低压CL荧光体观。发现PIP^的作用大大减小，气体放电的激励早， 阳极光柱扩大，从而亮度增加。在此，需要选择低压CL荧光体25。低压CL荧光体25的替 补已经在前面描述了。这些荧光体中的任何一个都可以使用，没有限制。在市场上的这些 荧光体中，所谓的表面处理是在表面上附着绝缘体的微细粒子。在其他情况下，在荧光体制造时处理不充分，会在粒子表面留下残留物。从阳极光柱由于散乱而照射到荧光体粒子上 的电子进入荧光体粒子内，从荧光体粒子释放出次级电子到真空中。此时，在荧光体粒子中 剩下空穴。该空穴和次级电子在真空中结合，在与具有金属阴极时相同的机构下，在粒子表 面形成表面结合电子(SBE)。当附着杂质时，在该杂质表面上也形成SBE。CL荧光体粒子的 发光通过由射入电子而能够划分在荧光体粒子内的空穴与电子在发光中心再结合而发出 光。当CL荧光体粒子表面干净时，在CL荧光体粒子表面上的SBE使作为结合对象的荧光 体粒子内的空穴由于CL发光而消失。失去对象的真空中的电子成为自由电子，其被加速、 阳极光柱内的电子轨道被弯曲而用于放电。问题是在粒子表面上附着有杂质时的SBE，其 具有与PIP等同的作用。不能消除杂质上的SBE是麻烦的。因此，低压CL荧光体的辨别是 重要的。最好的低压CL荧光体是ZnO荧光体。在此，说明CL荧光体比PL荧光体明亮的理 由。由冲入荧光体粒子内的一个射入电子形成的电子和空穴的对数相当于射入电子与晶格 非弹性散乱的数量(大约1000个)。另一方面，在PL荧光体粒子中，一个光子只有在一个 发光中心才能被激励。这就是CL荧光体发光的理由。 图15为示出在本发明中由低压电子线致发光CL荧光体粉和光致发光PL荧光体 粉的混合粉形成的最佳荧光膜的状态的模式图。在荧光放电灯管的内壁表面上使PL荧光 体27和低压CL荧光体观邻接而制造荧光膜是非常难的工艺。根据出版的论文，Journal Physics D Applied Physics，32，(1999)，pp513_517 (非专利文献 1)，FL 的最佳荧光膜厚 度是形成五层荧光体粒子。照射到该荧光膜上的电子能够冲入的粒子仅是排列在最上层的 粒子。漫射紫外线不受粒子电荷的影响，而冲入荧光膜中。冲入深度可达第五层粒子。因 此，通过在玻璃管内壁表面上涂布五层市场上的荧光体粒子M，并在干燥后在市场上的荧 光体层27上分散涂布低压CL荧光体观，可以制造本发明的荧光膜。这样构成的荧光膜的 模式图在图15(A)中示出。 将荧光膜分为两次涂布在操作工艺上是复杂的。可以考虑一次涂布荧光体浆而制 作荧光膜的方法。市场上的PL荧光体的平均粒径是4 μ m。低压CL荧光体的粒径是2 μ m。 以PL荧光体CL荧光体=7 3的重量比称出粒径不同的两种荧光体粉，将称出的粉体置 入混合瓶中，混合到均勻混合，形成荧光体涂布液，从而涂布到放电管玻璃内壁表面上。涂 布液不干燥时，在接近玻璃管壁的区域选择性地集中大的PL荧光体粒子27，在荧光膜表面 上多集中小的CL荧光体粒子观，从而得到在图15 (B)中示出的荧光膜。当使用图15(B)的 荧光膜构成荧光放电灯管时，表面层上的CL荧光体粒子不形成SBE，所以在阳极光柱内具 有高能量的电子到达CL荧光体粒子。结果，阳极光柱接近到荧光膜的区域而发射紫外线。 该紫外线不介入未激励的Hg原子，从而更多的紫外线射入PL荧光体层中。结果，增加了荧 光膜的PL强度。当在此使用的CL荧光体粒子的大小平均值是1 μ m 3 μ m，PL荧光体的 平均粒径是4μπι时，得到很好的结果。该粒子直径由PL荧光体的粒径而改变。注意，CL荧 光体粒子小得在1 μ m以下时，粒子不排列在荧光膜的表面上，当荧光膜干燥时集中在荧光 膜底，CL荧光体粒子的效果降低。进一步地，当将小得在1 μ m以下的CL荧光体粒子附着 在PL荧光体粒子表面上时，即使能够期望一点效果，但无法与本发明的荧光膜结构的效果 相比，所以实用性很差。 本发明的重点如下所述。配置在集成荧光放电灯的最外周上的荧光放电灯管的保 热管22的外壁(玻璃管外壁)暴露在温度低的环境空气中。由气体离子化而被加热的Ar气加热的玻璃管壁与室温之间存在很大的温差(20°C以上)，所以玻璃管壁由于空气对流 而散热。当使用来自第三代电子源的电子时，每单位时间的气体离子化量小，所以荧光放电 灯管的温度不会上升，比提供最佳的汞蒸气压的温度低30°C左右。另一方面，配置在内侧上 的荧光放电灯管由配置在外侧上的荧光放电灯管热保护，空气对流少，外壁温度从45°C上 升到70°C左右。由于由数量相同的电子数使汞蒸气激励发光，所以汞蒸气的激励数量与管 中的汞蒸气数量成比例地增减。荧光放电灯管内的汞蒸气数量小时变暗，汞蒸气数量多时 明亮地发光。在集成荧光放电灯中由于温差而产生大的亮度差，排列在最外部的荧光放电 灯管发光暗。为了使排列在最外部的荧光放电灯管的保温，将集成荧光放电灯插入更粗的 玻璃管22内，由绝热材料密封玻璃管端，此时配置在最外部的荧光放电灯管与配置在内部 的荧光放电灯构成热平衡的状态，从而所有的集成荧光放电灯管发出均勻的亮度。结果，累 积的荧光放电灯的亮度以集成的荧光放电灯管数量的倍数增加。以下表明上述结果可以应用到下面的领域中。集成荧光放电灯通过将线圈电极型 荧光放电灯管扎成束而构成，解开该束，将其排列在平面上。此时，将各线圈电极型荧光放 电灯管插入具有比放电灯管外径稍大的内径的保热管(玻璃管)内，由绝热材料密封玻璃 管两端，使荧光放电灯管与外部空气绝热时，各荧光放电灯管的温度被保持在提供最佳的 汞蒸气压的温度。不需要在暴露到空气中的荧光放电灯管中保持到提供最佳汞蒸气压的温 度所需的气体的离子化能量。结果，即使排列在平面上的外部电极荧光放电灯管(EEFL)的 点亮所需的功耗低至几分之一，也能够得到高亮度的平面型光源。当将该平面型光源用于 LCD背光灯时，由于点亮速度是毫秒级，所以将排列在平面上的荧光放电灯分割成几个块， 可以依次线扫描分割的各集成荧光放电灯。当将背光灯分割而线序扫描时，LCD屏比使用 LED作为背光灯时具有高得多的亮度，通过以碳黑为基准的对比度，放映出鲜明的图像。当 然，上述效果也可以通过在内部电极表面上涂布适当厚度的作为电绝缘体的荧光体粒子后 的荧光体粒子层绝缘型内部电极而构成的荧光放电灯管得到。进一步地，将排列在平面上 集成荧光放电灯分割成几个块，使各块顺序发光时，可以得到使点亮功率进一步降低的平 面型照明光源。根据本实施方式的集成线圈电极荧光放电灯的管轴方向的长度没有限制，任意长 度下参与放电的电子数都是相同的，仅与气体原子非弹性碰撞而使气体原子发光的反复次 数增加，所以消耗的功率几乎不变，但发光的荧光膜的面积增加。结果，亮度与集成荧光放 电灯的轴向长度成比例地增加。当作为家庭的房间和高层建筑的事务所的照明光源而配置 使用在天花板上时，推荐使用长的集成荧光放电灯。为了得到适当的亮度所需的荧光放电 灯数量在使用集成荧光放电灯时大大减少。进一步地，集成荧光放电灯包含驱动电源电路 的功率的得到同一亮度所需的使用功率能够在现有的使用金属电极的荧光放电灯的点亮 的十分之一以下。在集成荧光放电灯中，虽然如上在点亮时的荧光放电灯管的玻璃管表面 温度保持在使汞蒸气压最佳的50°C至70°C左右，但是由于通过插入集成荧光放电灯的外 管22热屏蔽，所以抑制了空气的热对流。使外管内真空而构成保温瓶结构时，增强了热屏 蔽的效果。具有在夏天的事务所里的制冷功率也大幅减少的优点。当荧光放电灯管的管径比20mm大时，在形成在荧光放电管中的阳极光柱内存在 没有激励的Hg蒸气，在阳极光柱内Hg自己吸收其发出的254nm紫外线，导致发光效率降 低。因此，优选地，集成荧光放电灯不使用管径20mm以上的荧光放电灯管。但是，对使用并没有限制，使用管径20mm以上的荧光放电灯管，对构成集成荧光放电灯也没有阻碍。
当在上述的线圈电极荧光放电灯管的两管端上，安装能够嵌合在现有的荧光放电 灯点亮装置的插座中的接口时，不需要置换现有的荧光放电灯点亮装置，实现了能够安装 省电且寿命长的线圈电极荧光放电灯管的便利性。线圈电极荧光放电灯管点亮所需的电源 可以小型化，并且可以收纳在现有的荧光放电灯点亮装置内部。如上所述研发的线圈电极 荧光放电灯管不会使用太大成本，可以与现有的荧光放电灯管进行置换点亮，从而提供了 具有经济效益、节约资源、能够大大抑制(X)2气体排放的照明光源。
权利要求
1.一种线圈电极荧光放电灯管，该灯管在两端密封的玻璃管内表面上形成荧光膜，在 所述玻璃管内部填充放电气体，在所述玻璃管两端的外周上卷绕状地配置线圈电极，由交 流电源将交流电压施加到所述线圈电极上，从而使所述放电气体放电而点亮的外部线圈电 极荧光放电灯，其特征在于所述荧光膜形成在与所述线圈电极相对位置的玻璃管内表面 上，所述线圈电极由在电线外围涂布有绝缘层的绝缘涂层电线卷绕而成。
2.根据权利要求1所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述线圈电极荧光 放电灯管是一个的情况下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电源的一次侧功率为Wln(W) 时，满足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常数)。
3.根据权利要求1或2所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述线圈电极 荧光放电灯管是一个的情况下，所述线圈电极的圈数为n，所述交流电源的二次侧功率为 W2n(W)时，满足近似式 W2n = cn+dnXn(cn, dn 常数)。
4.根据权利要求3所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于所述梯度比和^满足K > d—
5.根据权利要求2、3或4所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述圈数η 为1彡η彡10的范围内，所述电线的截面直径d(mm)在0.沈(mm)彡d彡1.6 (mm)的范围 内变化时，所述一次侧功率Wln与所述近似式的值具有最大为5 (W)的偏移幅度。
6.根据权利要求2、3或4所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述圈数η 为1彡η彡10的范围内，所述电线的截面直径d(mm)可在0.沈(mm)彡d彡1.6 (mm)的范 围内变化时，所述一次侧功率Wln与所述近似式的值具有最大为0.6 (W)的偏移幅度。
7.根据权利要求1所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于当将N个所述线圈电 极荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电源的一次侧功率为 Win(W)时，满足近似式 Win = aN+bNXN(aN, bN 常数)。
8.根据权利要求7所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于当将N个所述电极 荧光放电灯并联连接并施加所述交流电源的二次侧电压，所述交流电源的二次侧功率为 W2n(W)时，满足近似式 ff2N = cN+dNXN(cN，dN 常数)。
9.根据权利要求8所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于所述梯度比和屯满足bfj〉ο
10.根据权利要求1至9中任一所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于将寿命耗 尽的安装有内部电极的荧光放电灯管再生以用作所述荧光放电灯管，并且在该安装有内部 电极的荧光放电灯上设置所述线圈电极。
11.根据权利要求1至10中任一所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述 荧光膜表面上，沿管轴方向交替地分散配置有PL荧光体粒子和CL荧光体粒子。
12.根据权利要求11所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于所述荧光膜由PL荧 光体粉和CL荧光体粉的混合粉形成。
13.根据权利要求12所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于所述荧光膜由巴龙 磷酸钙PL荧光体粉和低电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成。
14.根据权利要求12所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于所述荧光膜由稀土 类PL荧光体粉和低电子线致发光的CL荧光体粉的混合粉形成。
15.根据权利要求1至14中任一所述的线圈电极荧光放电灯管，其特征在于在所述线圈电极荧光放电灯管的两端上，安装有与现有的荧光放电灯具的插座相嵌合的接口，使 得所述线圈电极荧光放电灯管能够安装在现有的荧光放电灯具上或从其脱离。
全文摘要
本发明提供一种线圈电极荧光放电灯管(1)，在与线圈电极(3，4)相对位置的玻璃管(2)内表面上形成荧光膜(8)，所述玻璃管(2)的整个长度都可以用作荧光放电区域，可以高亮度地照明。此外，由于所述线圈电极(3，4)通过由绝缘层(10)涂布在电线(9)外围上的绝缘涂层电线卷绕状地形成，所以用于电极的所述电线(9)经由所述绝缘层(10)卷绕在所述玻璃管(2)上，在所述电线(9)和所述玻璃管(2)的表面之间完全不会发生放电现象。因此，使得不会由于由放电现象形成的针孔而使荧光放电灯管的寿命缩短，实现荧光放电灯管的长寿命化。进一步地，通过功率的高效消耗，可以实现显著的省电。
文档编号H01J9/50GK102067276SQ20088012979
公开日2011年5月18日 申请日期2008年6月19日 优先权日2008年6月19日
发明者三吉稔美, 加藤正利, 原田将弘, 小泽隆二 申请人:北京天洋浦泰投资咨询有限公司