專利名稱：直流冷陰極熒光燈和顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種直流冷陰極熒光燈和顯示器，用于照明和信息顯示。
現(xiàn)有技術(shù)的冷陰極熒光燈均用高頻(20K～50KHz)、高壓(幾百伏至3KV)工作，不能用直流工作，因?yàn)橹绷鞴ぷ鲿r(shí)汞離子會(huì)向陰極方向定向遷移，導(dǎo)致燈管陽(yáng)極方缺汞而工作不穩(wěn)定。
現(xiàn)有技術(shù)的直流熱陰極熒光燈，則采用粗燈管或燈管外繞有加熱絲，造成燈管有一溫度梯度，使汞原子可返回陽(yáng)極從而克服因汞離子定向遷移而導(dǎo)致燈工作不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。但冷陰極熒光燈一般為細(xì)長(zhǎng)的燈管，其最佳效率的管徑比熱陰極細(xì)得多，例如內(nèi)徑約為2mm，若用直流工作，不僅會(huì)因汞離子向陰極方向的定向遷移，導(dǎo)致燈管陽(yáng)極方缺汞而工作不穩(wěn)定，同時(shí)還會(huì)因燈管管壁的壁電荷使燈管難于啟動(dòng)。
本發(fā)明的目的是在于克服上述存在的不足，而提供一種可穩(wěn)定工作、容易起亮、效率高、電磁干擾小、驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)單、容易調(diào)光、成本低的直流冷陰極熒光燈裝置。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的一種直流冷陰極熒光燈，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，如氦、氖、汞、汞齊氮、氙等，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極；各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器并與電源相連，其特征在于所述的燈管電極(陰極3或陽(yáng)極4)上串接有限流或恒流裝置以及觸發(fā)脈沖電路組成的驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)陽(yáng)極和陰極間加有適當(dāng)?shù)闹绷麟妷夯蛑绷髅}沖電壓和觸發(fā)電壓后，燈管內(nèi)氣體產(chǎn)生放電，放電所產(chǎn)生的紫外線可激發(fā)燈管內(nèi)壁上的發(fā)光材料，產(chǎn)生所需顏色的可見光或所需波長(zhǎng)的紫外線。
所述的電極上串接的限流或恒流裝置為一電阻和或恒流源構(gòu)成。所述的限流或恒流裝置上還可連接有一控制端13。
本發(fā)明所述的觸發(fā)脈沖電路包括一觸發(fā)脈沖16經(jīng)一電容17與電極相連。所述的觸發(fā)脈沖電路還可以是包括一觸發(fā)脈沖16經(jīng)一變壓器20串接在電極與電源之間。
本發(fā)明所述的電極采用大面積陰極，陰極端燈管為粗徑管，內(nèi)容納有較大面積的陰極，它可以增大發(fā)射電子的面積，降低陰極溫度和濺射，以得到很長(zhǎng)壽命的直流發(fā)光。
所述的燈管為一直管，其燈管外至少有一層保溫層。所述的燈管也可以為螺旋形、“U”形、多“U”形或多支燈管相互靠近排列形狀。燈管外可有至少一個(gè)透光保溫外殼，使燈管工作時(shí)可保持在較高的溫度，例如50℃以上，從而使燈管內(nèi)有較高密度的汞原子，汞原子的擴(kuò)散可平衡汞離子的定向遷移，使燈管穩(wěn)定工作。
所述的燈管也可工作于脈沖狀態(tài)即占空比小于1、或電流大小變化的狀態(tài)，使燈管內(nèi)汞原子的擴(kuò)散可平衡汞離子的定向遷移，使燈管穩(wěn)定工作。
一種直流冷陰極熒光燈，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，一個(gè)透光泡殼，一個(gè)底座及燈頭，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極，各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器并與電源相連，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)器包括有串接在燈管電極上的限流或恒流裝置以及觸發(fā)脈沖電路。
上述的直流冷陰極熒光燈，其串接在燈管電極上的限流或恒流裝置由一限流電阻構(gòu)成，由電容和雙向觸發(fā)二極管或晶閘管以及變壓器構(gòu)成了觸發(fā)脈沖電路，且它們通過一由二極管和電容組成倍壓整流電路與外交流市電相連。
以上所述的燈管為螺旋形狀，燈管間相互靠近，燈管外有至少一層保溫層。所述的燈管內(nèi)壁上還可以是涂有發(fā)光材料，燈管外的透光泡殼由玻璃或塑料制成。
一種直流冷陰極熒光顯示器，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極，各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器并與電源相連，其特征在于所述的燈管電極上串接有由電流可控的恒流裝置和觸發(fā)脈沖電路組成的驅(qū)動(dòng)器。
所述的觸發(fā)脈沖電路由電阻、電容、晶閘管或雙向觸發(fā)二極管組成，晶閘管或雙向觸發(fā)二極管與變壓器串連、與電容并聯(lián)，變壓器的次級(jí)接于燈管的一端電極上。
所述的電流可控的恒流裝置由晶體管、電阻、電位器、穩(wěn)壓管組成，晶體管串接于燈管的一端電極上，并串聯(lián)有一電位器，與晶體管的基極之間接有一穩(wěn)壓管。
以上所述的電極采用大管徑陰極，即陰極端燈管為粗徑管，內(nèi)容納有較大面積的陰極。所述的燈管內(nèi)也涂復(fù)有發(fā)光材料，燈管外至少有一層保溫層。
本發(fā)明在所述的電流可控的恒流裝置上帶有控制端，而觸發(fā)脈沖電路上設(shè)置有信號(hào)控制端。將所述的至少一個(gè)直流冷陰極熒光燈可組成字符、圖形或以行和列的矩陣形式的顯示器，各燈的控制端13和觸發(fā)脈沖信號(hào)控制端42控制各燈的發(fā)光亮度、開與關(guān)，以顯示單色、變色和全色字符、圖形和圖象。


如下圖1為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈的原理示意圖。
圖2為一觸發(fā)電路的原理示意圖。
圖3為又一觸發(fā)電路的原理示意圖。
圖4為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈實(shí)施例的電路原理示意圖。
圖5為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈的又一實(shí)施例的電路原理示意圖。
圖7為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈的又一實(shí)施例的電路原理示意圖。
圖8為圖7電路原理示意圖。
圖9為圖7電路的工作波形圖。
圖10為圖7電路的又一工作波形圖。
圖11為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈構(gòu)成矩陣顯示的電路原理示意圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)介紹。圖1為本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈的原理示意圖。圖中1為燈管，由玻璃制成，燈管密封腔體2內(nèi)充有氬、氖、汞、汞齊、氙等放電物質(zhì)。所述燈管1內(nèi)有至少一個(gè)陰極3和至少一個(gè)陽(yáng)極4，各電極經(jīng)引線5、6引出腔體2外，以連接外工作電壓。燈管1的內(nèi)壁上有發(fā)光材料7。燈管的陽(yáng)極4與直流高壓電源8的正電壓9相連；燈管的陰極3與直流電源負(fù)端10相連。燈管的陰極3或陽(yáng)極4與電源8之間串接有一限流或恒流裝置11。觸發(fā)脈沖電路12與陽(yáng)極4或陰極3相連。所述的限流或恒流裝置11與觸發(fā)脈沖電路12構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)器。
當(dāng)電源8開通并生產(chǎn)適當(dāng)?shù)木S持電壓時(shí)，所述維持電壓大于燈管工作時(shí)的燈管壓降，但不能使燈管放電發(fā)光；若這時(shí)加上觸發(fā)脈沖12，即可使燈管內(nèi)氣體放電發(fā)光，放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)燈管壁上的發(fā)光材料7產(chǎn)生所需顏色的可見光或所需波長(zhǎng)的紫外線。
所述限流或恒流裝置11還可有一控制端13，用以調(diào)節(jié)燈管電流即燈的亮度以及燈的開和關(guān)。
所述燈管的陰極3，為一有較大表面積的電極，例如陰極端的管徑14可較大，以容納較大表面積的陰極3，從而降低燈管工作時(shí)陰極的溫度和濺射。
所述燈管在工作時(shí)，放電產(chǎn)生的汞離子會(huì)向陰極方向遷移，從而導(dǎo)致燈管的陽(yáng)極方向汞不足而無(wú)法正常工作。為此，本發(fā)明的燈管1可以是一支直管、外有至少一層保溫層15；也可以被制成燈管各部分相互靠近的螺旋形、“U”形、多“U”形或其它幾何形狀的燈管，使燈管間可相互加熱，燈管外也可有至少一層保溫層；使燈管工作時(shí)有較高的溫度，例如40℃以上，使燈管內(nèi)有較高的汞蒸氣壓，這時(shí)高密度的中性汞原子的擴(kuò)散，可有效地補(bǔ)償汞離子的遷移，從而得到穩(wěn)定工作的直流燈。
所述燈管也可工作于脈沖狀態(tài)或電流大小變化的狀態(tài)，使燈管內(nèi)的汞原子的擴(kuò)散可平衡汞離子的定向遷移，使燈管穩(wěn)定工作。
所述的限流或恒流裝置11可為電阻或恒流源，也可二者同時(shí)使用。
所述觸發(fā)脈沖12可有多種方式供給。圖2為一觸發(fā)脈沖16經(jīng)一電容17與陽(yáng)極4相連的例子，所述觸發(fā)脈沖16為至少一個(gè)脈沖。18為限流電阻；19為二極管。
圖2所示的觸發(fā)脈沖16也可為至少一個(gè)負(fù)脈沖，加在燈管的陰極端。
圖3所示為一觸發(fā)脈沖16a經(jīng)升壓變壓器20加到陽(yáng)極4的例子。觸發(fā)脈沖16a加在變壓器20的初級(jí)上，其次級(jí)串接在陽(yáng)極4或陰極3與電源9或10之間。19a為二極管。
圖1中的直流電源8可用交流市電經(jīng)變壓器整流或倍壓整流產(chǎn)生，也可用開關(guān)電源。
圖4為一用倍壓整流的可自動(dòng)閃爍的直流冷陰極熒光燈的實(shí)施例的原理示意圖。圖中21為交流市電，二極管22a、22b……和電容23a,23b……組成倍壓整流電路，圖4所示為三倍壓的例子。圖中燈管1的陽(yáng)極4經(jīng)限流電阻18與正高壓端9相連；直流電壓9a或9經(jīng)電阻25向電容26充電，當(dāng)電容充電到雙向觸發(fā)二極管27或晶閘管(如圖5中27a所示)的導(dǎo)通電壓時(shí)，此管27即導(dǎo)通，電容26上的電壓經(jīng)電阻28和變壓器20a的初級(jí)放電，變壓器20a的次級(jí)輸出高壓脈沖加到陰極3上去觸發(fā)燈管1放電。調(diào)節(jié)電阻25和電容26的數(shù)值，可改變燈的閃爍頻率。從而可制成自動(dòng)閃光、閃光頻率可變、耗電很小、壽命很長(zhǎng)的自動(dòng)閃光燈。若提高閃光頻率到50Hz以上，則可得到穩(wěn)定發(fā)光的照明燈。24為保險(xiǎn)絲。用不同色的發(fā)光材料7，即可得到不同色的自閃光燈和照明燈。
圖5為一用于自閃光燈或照明燈的結(jié)構(gòu)示意圖。它包括至少一支直流冷陰極放電燈管1、一個(gè)透光泡殼29、一個(gè)底座30、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器31及燈頭32。驅(qū)動(dòng)器31的輸入經(jīng)引線33與外電壓(如圖4中21)相連，其輸出經(jīng)引線34與燈管1相連。所述至少一支直流冷陰極放電燈管1可為螺旋形或其它形狀的燈管；透光泡殼29由玻璃或塑料制成，可為球形、梨形、燭形、錐形或其它形狀。
圖4所述的直流冷陰極放電燈管燈也可用外直流電源，即燈內(nèi)不設(shè)置直流電源8，如圖6所示。圖6中9和10分別為直流高壓電源的正端和負(fù)端，電阻25a、電容26a、晶閘管27a或雙向觸發(fā)二極管、電阻28a、和變壓器20b組成的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器；晶體管35、電阻36、37、電位器38、穩(wěn)壓管39組成一電流可控的恒流裝置，調(diào)節(jié)電位器38即可調(diào)節(jié)燈的亮度以及開和關(guān)。4和3分別為燈管的陽(yáng)極和陰極，19b為二極管。
圖7為一可用于信息顯示的直流冷陰極熒光燈及其電路的原理示意圖。圖中1為顯示器中的一支燈管，7為發(fā)光材料，顯示器的各燈管可為相同發(fā)光色或不同發(fā)光色的，例如紅、藍(lán)、綠三色，控制各燈管的發(fā)光，即可得到單色、多色或全色顯示。圖6中9和10分別為直流高壓電源的正端和負(fù)端。19c為二極管。11a為帶有控制端13a的電流可調(diào)恒流源，串接在燈管的陰極3和電源負(fù)端10之間。40為觸發(fā)脈沖發(fā)生器，41為低壓直流電源，42為其控制信號(hào)端，40產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖加到升壓變壓器20c的初級(jí)，它的次級(jí)輸出高壓觸發(fā)脈沖加到陽(yáng)極4上去觸發(fā)燈管1放電。當(dāng)控制端13a加上“開”電壓使11a導(dǎo)通時(shí)，若觸發(fā)信號(hào)電路40產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，即可觸發(fā)燈管1發(fā)光；燈管一旦被觸發(fā)放電發(fā)光，即可保持發(fā)光，即具有記憶功能，直到控制端13a出現(xiàn)“關(guān)”信號(hào)。即圖7所示的顯示單元為一有記憶功能的“與門”，如圖8中46所示，圖8中43表示發(fā)光。
圖9和圖10為圖7的二種不同工作方式的波形圖。圖9中13a為11a開關(guān)控制信號(hào)，圖中所示為高電平開，低電平關(guān)。42為觸發(fā)脈沖，當(dāng)觸發(fā)脈沖44出現(xiàn)時(shí)，燈管1即發(fā)光，直至13a到關(guān)電平；45為其亮度波形。改變觸發(fā)脈沖的位置即可改變發(fā)光亮度。
圖10為圖7的又一種工作方式的波形圖。這時(shí)，圖8所示“與門”46的二輸入端42和13a相互連接在一起，即42和13a有相同的輸入波形，如圖10所示。觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器40內(nèi)有一微分電路，在輸入信號(hào)的上升沿產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖44a，使燈管1發(fā)光；圖中45為其亮度波形。
上述圖7-10所示的直流冷陰極熒光燈可用于構(gòu)成字符、圖形或矩陣顯示器，它至少由三個(gè)直流冷陰極熒光燈以行和列的矩陣形式組成一個(gè)顯示模塊，每行或每列中的控制端或信號(hào)控制端各自串聯(lián)。圖11為矩陣顯示器的例子。圖中有NXM個(gè)直流冷陰極熒光燈顯示單元46。所述各燈可以是相同發(fā)光色或不同發(fā)光色的，圖中所示為紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色的例子；控制各燈的發(fā)光，例如用圖9和圖10所示的方式工作，即可顯示單色、多色或全色的字符、圖形和圖像等。所述NXM個(gè)燈可組成一個(gè)顯示模塊，一個(gè)顯示屏由若干個(gè)模塊拼接而成。
本發(fā)明的直流冷陰極熒光燈涉及的專門技術(shù)是本專業(yè)一般人員所熟悉的，因此只要了解本發(fā)明的內(nèi)容和特性，可以做各種形式的變換和代換。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的交流冷陰極熒光燈和顯示器相比，具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、效率高、成本低、電磁干擾小、亮度穩(wěn)定、易觸發(fā)控制等優(yōu)點(diǎn)，可用于照明和信息顯示。
權(quán)利要求
1.一種直流冷陰極熒光燈，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極；各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器并與電源相連，其特征在于所述的燈管電極(陰極3或陽(yáng)極4)上串接有限流或恒流裝置(11)以及觸發(fā)脈沖電路(12)組成的驅(qū)動(dòng)器(31)。
2.如權(quán)利要求1所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的電極(3、4)上串接的限流或恒流裝置(11)為一電阻和或恒流源構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的電極(3、4)上串接的限流或恒流裝置(11)上連接有一控制端(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的觸發(fā)脈沖電路(12)包括一觸發(fā)脈沖(16)經(jīng)一電容(17)與電極相連。
5.如權(quán)利要求1所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的觸發(fā)脈沖電路(12)包括一觸發(fā)脈沖(16)經(jīng)一變壓器(20)串接在電極與電源之間。
6.如權(quán)利要求3或4或5所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的電極采用大表面積陰極，陰極端燈管為粗徑管，內(nèi)容納有較大面積的陰極(3)。
7.如權(quán)利要求1所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)為一直管，其燈管外至少有一層保溫層(15)。
8.如權(quán)利要求1所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)為螺旋形、“U”形、多“U”形或多支燈管相互靠近排列形狀。
9.如權(quán)利要求7或8所述直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)的燈管工作于占空比小于1、或閃爍狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求7或8所述直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)的燈管工作于燈管電流大小變化的狀態(tài)。
11.一種直流冷陰極熒光燈，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，一個(gè)透光泡殼，一個(gè)底座及燈頭，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器及其外殼；燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極，各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器和燈頭與電源相連，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)器(31)包括有串接在燈管(1)電極上的限流或恒流裝置(11)以及觸發(fā)脈沖電路(12)。
12.如權(quán)利要求11所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的串接在燈管(1)電極上的限流或恒流裝置(11)由一限流電阻(18)構(gòu)成，由電容(26)和雙向觸發(fā)二極管(27)或晶閘管以及變壓器構(gòu)成了觸發(fā)脈沖電路(12)，直流電源為一倍壓整流電路經(jīng)燈頭與外交流市電相連。
13.如權(quán)利要求11或12所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)為螺旋形狀，燈管間相互靠近，燈管外有至少一層保溫層(15)。
14.如權(quán)利要求13所述的直流冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈管(1)內(nèi)壁上涂有發(fā)光材料(7)，燈管外的透光泡殼(29)由玻璃或塑料制成。
15.一種直流冷陰極熒光顯示器，它包括至少一支密封的、內(nèi)充有氣體放電物質(zhì)的燈管，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極，各電極經(jīng)引線接有驅(qū)動(dòng)器并與直流電源相連，其特征在于所述的燈管(1)電極上串接有由電流可控的恒流裝置(11)和觸發(fā)脈沖電路(12)組成的驅(qū)動(dòng)器(31)，且至少一個(gè)燈管(1)為相同發(fā)光或不同發(fā)光色的。
16.如權(quán)利要求15所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的觸發(fā)脈沖電路(12)由電阻、電容、晶閘管或雙向觸發(fā)二極管與變壓器組成，變壓器的次級(jí)接于燈管(1)的一端電極上。
17.如權(quán)利要求16所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的電流可控的恒流裝置(11)由晶體管、電阻、電位器、穩(wěn)壓管組成，晶體管串接于燈管(1)的一端電極上，串聯(lián)有一電位器，晶體管的基極上可接有一穩(wěn)壓管。
18.如權(quán)利要求15或16或17所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的電極采用較大表面積陰極(3)，陰極端燈管(1)可為較粗的燈管，內(nèi)容納有較大面積的陰極。
19.如權(quán)利要求18所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的燈管內(nèi)涂復(fù)有發(fā)光材料(7)，燈管外至少有一層保溫層(15)。
20.如權(quán)利要求15或16或17所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的電流可控的恒流裝置(11)上帶有控制端13，它與觸發(fā)脈沖電路信號(hào)控制端(42)組成“與門”電路。
21.如權(quán)利要求20所述的直流冷陰極熒光顯示器，其特征在于所述的至少一個(gè)直流冷陰極熒光燈可組成字符、圖形或以行和列的矩陣形式的顯示器，各燈的控制端(13)和觸發(fā)脈沖信號(hào)控制端(42)控制各燈的發(fā)光亮度、開與關(guān)，以顯示單色、變色和全色字符、圖形和圖象。
全文摘要
一種直流冷陰極熒光燈和顯示器，它包括一支密封的燈管，燈管內(nèi)有至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極，燈管內(nèi)充有放電物質(zhì)，燈管壁上可有發(fā)光材料；陽(yáng)極與正直流電壓相連，陰極與直流電負(fù)端相連；一限流或恒流裝置串接在陽(yáng)極或陰極與電源之間；一觸發(fā)脈沖加在陽(yáng)極或陰極上，以保證燈管可靠起亮，從而可制成工作穩(wěn)定、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、電磁干擾小、長(zhǎng)壽命的直流燈，用于信息顯示、照明燈和自動(dòng)閃爍燈等。
文檔編號(hào)H01J61/04GK1316764SQ0111746
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月23日
發(fā)明者葛世潮, 葛曉勤 申請(qǐng)人:葛世潮