專利名稱：線圈電極熒光放電燈管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線圈電極熒光放電燈，其中在內(nèi)表面上涂布熒光膜的玻璃管的兩端外 周上卷繞狀地配置作為外部電極的線圈電極，更具體地，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)大大降 低功耗且延長壽命的線圈電極熒光放電燈。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的熒光放電燈管的概述近年來，隨著地球變暖，世界范圍內(nèi)大量地排放碳酸氣體正在逐漸成為問題。排放 大量碳酸氣體的原因之一是使用礦物燃料的發(fā)電站排出的碳酸氣體。將夜里的黑暗照亮成 白天一樣明亮(在每單位面積、單位時(shí)間內(nèi)平均個(gè)光子數(shù))的光源，使用了大量的從發(fā) 電站發(fā)出的電力(大約四分之一)。從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)來說，大幅降低照明光源使用的燈的 工作功率正成為一個(gè)緊急的課題，成了報(bào)紙和電視新聞的一個(gè)話題。現(xiàn)在廣泛使用的照明 光源是將鎢絲線加熱到高溫、利用伴隨著熱量釋放的可視光的電燈泡，其制造單價(jià)低，得到 的亮度范圍廣。鎢絲電燈泡的能量轉(zhuǎn)換效率是0.8%。由于電燈泡的能量轉(zhuǎn)換效率低，所以 人們的注意力更集中于作為代替電燈泡的光源的熒光放電燈管。熒光放電燈管的能量轉(zhuǎn)換 效率的額定比率被認(rèn)為是20%，所以室內(nèi)外的照明光源正逐漸變?yōu)闊晒夥烹姛艄?。熒光?電燈管的種類很多，但是現(xiàn)在關(guān)注的熒光放電燈管是使用直徑20mm以下的玻璃管而制造 的省電型熒光放電燈管。由于由一個(gè)熒光放電燈管發(fā)出的光量與熒光膜的面積成比例，所 以使用熒光膜面積大、管徑粗的熒光放電燈管被認(rèn)為是省電型的，但是市場(chǎng)上的省電型熒 光放電燈管是使用直徑20mm以下玻璃管制造的。但是，在出版的科學(xué)論文和放電手冊(cè)等資 料中沒有發(fā)現(xiàn)科學(xué)的理由說明。在省電型熒光放電燈管中，關(guān)于由紫外線而發(fā)光的熒光體粉，使用通過化學(xué)方法 濃縮精制稀土類元素而得到的非常昂貴的稀土元素作為原料，其中稀土類元素的克拉克數(shù) 小(存在比率在0.003%以下)而且以低濃度(5重量％)存在于散布的砂粒中，其中該克 拉克數(shù)表示資源的存在情況。由于不能由一種熒光體粉獲得白色光，所以使用涂布熒光體 粉的熒光膜。該熒光體粉通過制造分別發(fā)出三種顏色的光的熒光體粉，并將這些熒光體粉 機(jī)械地混合而發(fā)出白色光。在現(xiàn)有的熒光放電燈管(直徑30mm)中使用的熒光膜單獨(dú)地發(fā) 出白色光，而且是資源豐富的巴龍磷酸鈣(3Ca3(PO4)2CaFCl:Sb3+:Mn2+)熒光體，但是根據(jù)該 熒光膜在直徑20mm以下的熒光放電燈管中不能明亮地發(fā)光的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，不能將巴龍磷酸 鈣熒光體用于省電型熒光放電燈管。使用稀土類的熒光膜是直徑在20mm以下的熒光放電 燈管，其在比直徑30mm的熒光放電燈管的照明更亮地發(fā)光的情況下選擇使用。但是，沒有 人給出科學(xué)的依據(jù)。特別地，將直徑IOmm的直線型熒光放電燈玻璃管收納為彎曲多次、螺旋狀地彎曲 的電燈泡型玻璃球的熒光放電燈管被稱為省電型熒光放電燈而在市場(chǎng)上出售。但是，熒光 放電燈管的標(biāo)稱功耗是單獨(dú)將燈點(diǎn)亮所消耗的功率，不包含點(diǎn)亮所需的電源電路的功耗。 在內(nèi)嵌金屬電極的熒光放電燈管的點(diǎn)亮包含在電源裝置的插口部位測(cè)量的功耗(電壓X電流X功率因數(shù)=功率)時(shí)，熒光放電燈的實(shí)質(zhì)功耗為標(biāo)示功率的大約1. 1到1. 5倍。額 定12瓦特的省電型熒光放電燈的實(shí)質(zhì)功耗是13到18瓦特。雖然額定瓦特?cái)?shù)相同，但實(shí)質(zhì) 功耗卻由于制造商的不同而不確定。降低功耗的問題從根本上講應(yīng)該是降低實(shí)質(zhì)功耗的問題。電極電壓下降熱陰極管(第一代)與冷陰極管(第二代)當(dāng)前市場(chǎng)上銷售的熒光放電燈管為包含如下部分的單一構(gòu)造，該構(gòu)造包含配置在 玻璃管內(nèi)的具有電子放射與電子收集功能的金屬電極(陰極及陽極)、作為放電氣體的氬 (Ar)氣體及水銀(Hg)滴、以及以適當(dāng)厚度涂布在管內(nèi)壁面上的熒光膜。在以該構(gòu)造為基礎(chǔ) 的熒光放電燈管中使氣體放電，是指因具動(dòng)能而移動(dòng)于氣體空間中的電子導(dǎo)致的氣體原子 非彈性碰撞。移動(dòng)于氣體空間中的電子路徑中，必然存在陰極前出現(xiàn)的陰極電壓下降及陽 極前出現(xiàn)的陽極電壓下降。對(duì)兩者加以合計(jì)，則放電路徑中不參與發(fā)光的電力達(dá)到氣體放 電電力的大約一半。若可從熒光放電燈管的放電中消除電壓下降，則氣體放電所需的電力 將減半。在該計(jì)算中并未考慮參與點(diǎn)亮的電源裝置的耗電。如上所述，在熒光放電燈管的發(fā)光中，不將電子提供到氣體空間中就不會(huì)產(chǎn)生發(fā) 光。作為在真空中或低壓下將電子提供到一定氣體空間中的裝置，在市場(chǎng)上存在使用愛迪 生(Edison)發(fā)明(1884年)的熱電子發(fā)射的熱陰極熒光放電燈管(HCFL)(第一代電子供 應(yīng)源)，和由福勒-諾德海姆(Flower Nordheim)發(fā)明的由金屬-真空空間的隧道效應(yīng)導(dǎo)致 的電子發(fā)射(19 年)而研發(fā)了泡罩型金屬電極(第二代電子供應(yīng)源)，從而使用金屬電極 的冷陰極熒光放電燈管(CCFL)。在使用上分為管徑在IOmm以下的細(xì)熒光放電燈管使用 CCFL，IOmm以上的熒光放電燈管使用HCFL。由于熒光放電燈管中的氣體放電是通過將交流電場(chǎng)施加到電極上而產(chǎn)生的，所以 當(dāng)在HCFL和CCFL管的放電管兩端上安裝使用上述電極時(shí)，熒光放電燈管沒有陰極和陽極 的區(qū)別，熒光放電燈管的兩端的電極產(chǎn)生相同的現(xiàn)象。當(dāng)限定在交流的半周期中檢驗(yàn)氣體 放電時(shí)，陰極和陽極產(chǎn)生區(qū)別。對(duì)于熒光放電燈管的放電現(xiàn)象的檢驗(yàn)大多數(shù)情況下是檢驗(yàn) 交流半周期內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象。代表性的熒光放電燈管中的放電是從陰極發(fā)射的電子由陰極和 陽極之間的電場(chǎng)(一個(gè)方向)使得沿一個(gè)方向在放電路徑移動(dòng)，并與氣體原子碰撞而產(chǎn)生 氣體放電。沿一個(gè)方向前進(jìn)的電子遇到氣體原子的概率可以通過求得熒光放電燈管中存在 的氣體原子數(shù)而計(jì)算。通過求得管中存在的氣體原子的摩爾數(shù)、阿伏加德羅數(shù)、放電管的體 積和電子沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)的體積，可以計(jì)算出沿一個(gè)方向前進(jìn)的電子與氣體原子碰撞的 概率，但是并不進(jìn)行該計(jì)算。當(dāng)計(jì)算概率時(shí)，電子遇到氣體原子的概率是移動(dòng)IOOOm遇到一 個(gè)。由于熒光放電燈管的長度小于lm，所以在熒光放電燈管中在陰極-陽極之間的一個(gè)方 向電場(chǎng)內(nèi)加速的電子不能與氣體原子碰撞，因此氣體原子不發(fā)光。這樣，在檢驗(yàn)熒光放電燈 管的放電機(jī)構(gòu)上就犯了不明白重要基礎(chǔ)的錯(cuò)誤。不應(yīng)該在交流的一個(gè)周期內(nèi)檢驗(yàn)電子的移 動(dòng)，而應(yīng)該在交流電場(chǎng)的電場(chǎng)中檢驗(yàn)電子是怎樣移動(dòng)的。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)的第三代電子源電極電壓下降，并且完全消除飛濺在使用金屬電極的熒光放電燈管中，陰極和陽極正前方出現(xiàn)的電壓下降的存在和 檢測(cè)與施加到電極上的交流頻率沒有關(guān)系。電壓下降是檢驗(yàn)省電時(shí)所要解決的重要課題， 但是電壓下降的檢測(cè)是在經(jīng)過100多年的今天也不能解決的遺留難題。放電路徑的電壓下 降的原因是，存在在電子發(fā)射和電子收集中金屬電極表面與放電空間非電氣絕緣地相面對(duì)的情形，也就是說，在金屬電極表面上必然存在出現(xiàn)的空穴。該情形在本發(fā)明人申請(qǐng)的PCT/ JP2007/70431(專利文獻(xiàn)1)和PCT/JP2007/74^9 (專利文獻(xiàn)幻中有詳細(xì)地描述。如果電 子發(fā)射源和收集源不使用與放電空間非電氣絕緣而露出的金屬電極，則在陰極和陽極正前 方出現(xiàn)的電壓下降會(huì)從放電路徑中消失。本發(fā)明人在上述PCT申請(qǐng)中發(fā)現(xiàn)了將電子釋放到 氣體空間中的“第三代電子源”，消除所述電壓下降現(xiàn)象取得初步的成功。第三代電子源可以由兩種方法制作，兩者的效果相同。第一種方法是在金屬內(nèi)部 電極上涂布適當(dāng)厚度的熒光體粒子而構(gòu)成的熒光體粒子層絕緣型內(nèi)部電極。第二種方法是 通過在不使用金屬內(nèi)部電極而制作的熒光放電燈管中，在具有熒光膜的部分的玻璃管外壁 上安裝外部電極的方法而實(shí)現(xiàn)，稱為玻璃管絕緣型外部電極或簡單地稱為外部電極。當(dāng)然， 在與外部電極相面對(duì)的玻璃管內(nèi)表面上形成熒光體粒子層。上述兩個(gè)電極的金屬電極表面 都相對(duì)于放電空間電氣絕緣，在本發(fā)明中將上述兩個(gè)電極統(tǒng)一稱為放電空間絕緣型電極。 實(shí)現(xiàn)第三代電子源的理由如下所述。對(duì)放電空間絕緣型電極施加來自直流電源的電位。在 來自電極的電場(chǎng)影響下，一些熒光體粒子被電介質(zhì)極化。該電介質(zhì)極化的粒子內(nèi)的電荷產(chǎn) 生的電位比電極電位高。在電介質(zhì)極化的粒子的頂端部分的處于高電位的表面上施加交流 電場(chǎng)時(shí)，粒子頂端部分上的氣體電離。將通過放電氣體的電離產(chǎn)生的自由電子和自由陽離 子分別集中到電介質(zhì)極化的粒子表面上。即，電極為正，熒光體粒子層電介質(zhì)極化為負(fù)正， 在正極化電荷的高電位的表面上積累所述自由電子。此外，電極為負(fù)，熒光體粒子層電介質(zhì) 極化為正負(fù)，在負(fù)極化電荷的高電位的表面上積累所述自由陽離子。將收集在各個(gè)區(qū)域的 氣體空間中的電子和陽離子分別作為第三代電子源和電子收集源(陽離子源)。作為使粒子頂端部分的氣體電離的一種方法，發(fā)現(xiàn)在作為放電氣體的Ar氣體中 混合容易電離的氣體后的效果好。容易電離的氣體的選擇與所選擇的氣體的離子化電壓沒 有關(guān)系。作為容易電離的氣體，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知的有氖氣(Ne)。在此確定該事實(shí)。放電氣體 的基礎(chǔ)是Ar氣，當(dāng)使用Ar氣和Ne氣混合氣體時(shí)，使用放電空間絕緣型電極的熒光放電燈 管能夠使氣體放電所需的交流電源的頻率下降到商業(yè)頻率以下。Ne氣的混合比率是在以氣 壓測(cè)量時(shí)相對(duì)于一份Ar氣體在0. 1到2左右的范圍內(nèi)，將獲得良好的結(jié)果。更優(yōu)選地，混 合比率在0.5到1.3的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地的范圍在0.8到1. 1的范圍內(nèi)。在將直流電位施加到外部電極的狀態(tài)下，在電介質(zhì)極化的熒光體粒子表面上積累 的電子不移動(dòng)。即，不能從第三代電子源取出電子。因此，外部電極熒光放電燈管在連接到 直流電源下不放電。僅當(dāng)將交流電位施加到外部電極上時(shí)，外部電極熒光放電燈管放電。其 理由在下面描述。當(dāng)將施加到外部電極上的電位極性改變時(shí)，熒光體粒子的電介質(zhì)極化的 極性反轉(zhuǎn)。當(dāng)氣體空間中存在微小的電位差時(shí)，質(zhì)量輕的電子容易被該電位差吸引，而在氣 體空間中移動(dòng)。另一方面，由于質(zhì)量為電子千倍以上的大的陽離子的移動(dòng)距離比電子的移 動(dòng)距離小，所以在氣體空間中擴(kuò)散而作為陽離子群存在。由于氣體空間中陽離子群的正電 位，在氣體空間中移動(dòng)的電子被吸引，從而在氣體空間中朝向陽離子群移動(dòng)。到達(dá)陽離子群 的電子與陽離子再結(jié)合而還原為氣體原子。陽離子群的移動(dòng)距離與施加到電極上的電位的 頻率成反比地改變。在施加高頻電位時(shí)移動(dòng)距離變短，電子的移動(dòng)距離由于頻率的增加而 變長。本發(fā)明人等根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)由放電產(chǎn)生發(fā)光的認(rèn)識(shí)，當(dāng)在外部電 極熒光放電燈管的電極上施加不使眼睛產(chǎn)生余像效果的頻率(30Hz)以上的交流電位時(shí)， 由在外部電極熒光放電燈管的整個(gè)長度上涂布熒光膜而得到無閃爍的發(fā)光。當(dāng)外部電極熒光放電燈管被施加交流電場(chǎng)時(shí)，通過在氣體空間中移動(dòng)的電子振動(dòng)而產(chǎn)生氣體的放電。由于目前考慮在交流半周期內(nèi)電子的移動(dòng)，所以在電子源和電子收集源(陽離子 源)之間(一個(gè)方向的電位)，僅考慮從電子源取出的電子的移動(dòng)，僅考慮一個(gè)方向的電子 的移動(dòng)。事實(shí)上從電子源取出的電子進(jìn)入在電極間形成的交流電場(chǎng)中，與交流電場(chǎng)共振而 一邊在放電路徑移動(dòng)，一邊與氣體原子產(chǎn)生非彈性碰撞(氣體原子被激勵(lì)和離子化)。僅關(guān) 注在放電路徑移動(dòng)而與氣體原子碰撞的電子，而移動(dòng)電子由于碰撞而散亂，所以考慮電子 與氣體原子的彈性碰撞，但是電子與氣體原子彈性碰撞的考慮是錯(cuò)誤的。經(jīng)受電子碰撞的 氣體原子伴隨著熱量的釋放將電子釋放到氣體空間中(離子化)，由于順序地激勵(lì)釋放最 外層的電子，所以會(huì)伴隨著受到碰撞的原子的狀態(tài)變化。電子的碰撞屬于非彈性碰撞。僅 激勵(lì)的氣體原子發(fā)出光。由于現(xiàn)有的研究者和技術(shù)人員將檢測(cè)的光解釋為氣體放電，所以 不能明確地解釋由移動(dòng)電子導(dǎo)致的氣體原子的非彈性碰撞導(dǎo)致的發(fā)光和離子化的區(qū)別。非 彈性碰撞的電子瞬時(shí)在交流電場(chǎng)中隨意地改變移動(dòng)方向(散亂)，不消失而殘留在交流電 場(chǎng)中，并與交流電場(chǎng)的下一波共振，被加速之后，再次與其他氣體原子非彈性碰撞。例如，當(dāng) 考慮在20kHz的頻率下操作具有細(xì)管徑的外部電極CCFL的情況時(shí)，在陽極光柱內(nèi)由同一電 子導(dǎo)致的非彈性沖突在單位時(shí)間、每單位長度內(nèi)反復(fù)發(fā)生5X IO5次，一個(gè)電子與5X IO5個(gè) 氣體原子產(chǎn)生非彈性碰撞。到達(dá)電子收集源(陽離子源)的電子與陽離子再結(jié)合而還原為 氣體原子。在形成為上述的電極結(jié)構(gòu)的熒光放電燈管中，在放電路徑中不存在金屬電極，因 此在放電路徑中陰極和陽極正前方不存在出現(xiàn)電壓下降。結(jié)果，消除了在熒光放電燈管中 電壓下降而浪費(fèi)使用的功率，從而熒光放電燈管的放電功率變?yōu)橐话?。在點(diǎn)亮熒光放電燈管時(shí)的資源節(jié)約也是重要的因素。資源節(jié)約的問題與可以點(diǎn)亮 的時(shí)間(壽命)相關(guān)。當(dāng)使用第三代電子供應(yīng)源時(shí)，消除了決定熒光放電燈管的壽命的金 屬電極的飛濺和熒光膜表面上殘留氣體的吸附。結(jié)果，獲得點(diǎn)亮壽命半永久性(可以保持 初期亮度2000000小時(shí)以上)的外部電極熒光放電燈管?，F(xiàn)有的使用金屬電極的熒光放電 燈管的壽命大約是2000小時(shí)。首先，明白決定現(xiàn)有的使用金屬內(nèi)部電極的熒光放電燈管的點(diǎn)亮壽命的因素。當(dāng) 金屬電極表面發(fā)射電子時(shí)，不可避免地在金屬電極表面上形成表面結(jié)合電子(電子云)。附 著在金屬電極表面上的電子云與是否存在施加在熒光放電燈管上的高頻沒有關(guān)系，具有高 負(fù)電荷(105V/cm)。質(zhì)量大的Ar+、Hg+和陽離子化的殘留氣體在高頻電場(chǎng)(103V/cm)大時(shí)不 移動(dòng)位置，但是這些陽離子被與施加的頻率無關(guān)地、恒定地存在的電子云的強(qiáng)負(fù)電荷產(chǎn)生 的靜電吸引力吸引，從而被加速到高速移動(dòng)。被加速的陽離子與微小面積的金屬表面沖突， 使局部金屬電極瞬間加熱到金屬蒸發(fā)的高溫。結(jié)果，發(fā)生金屬電極的蒸發(fā)(飛濺)。由于蒸 發(fā)的金屬原子附著在熒光膜上，所以電極周邊的熒光膜會(huì)隨著時(shí)間而變黑。由陽離子碰撞 而導(dǎo)致的金屬電極的蒸發(fā)決定了 HCFL和CCFL熒光放電燈管的壽命，所以點(diǎn)亮不良導(dǎo)致壽 命為2000小時(shí)左右。當(dāng)使用第三代電子供應(yīng)源時(shí)，即使存在陽離子，但由于在管中不存在吸引陽離子 的電子云，使得金屬電極的蒸發(fā)完全消失，所以壽命在2000000小時(shí)以上。專利文獻(xiàn)1 :PCT/JP2007/70431號(hào)公報(bào)(本發(fā)明人的在先申請(qǐng))專利文獻(xiàn)2 :PCT/JP2007/74829號(hào)公報(bào)(本發(fā)明人的在先申請(qǐng))專利文獻(xiàn)3 =USPl, 612，387號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4 實(shí)開昭61-126559號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 特開平4484348號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 特開2007-95531號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 特開2002-8408號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8 特開2003-2^092號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9 特開2003-3210號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 Journal Physics D Applied Physics, 32, (1999)，pp 513-517

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題作為如上所開發(fā)的熒光放電燈，具體地，作為第三代電子源，實(shí)現(xiàn)不使用金屬內(nèi)部 電極，而在內(nèi)表面上形成有熒光膜的熒光玻璃管外壁上安裝外部電極的熒光放電燈。在制 作上述熒光放電燈管中形成的外部電極影響功耗和壽命。根據(jù)此觀點(diǎn)，檢驗(yàn)涉及外部電極 型熒光放電燈的現(xiàn)有技術(shù)(專利文獻(xiàn)3 7)，說明現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)問題點(diǎn)。并且，外部電極 型熒光放電燈不使用內(nèi)部電極意味著也可稱為無電極熒光放電燈。關(guān)于形成的外部電極，具有由形成導(dǎo)體膜而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)和帽結(jié)構(gòu)等。形成導(dǎo)體膜 的現(xiàn)有技術(shù)例如在專利文獻(xiàn)3 6中公開。在實(shí)開昭61-126559號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中， 公開了在熒光燈管的兩端外周上形成金屬導(dǎo)體的無電極熒光燈。此外，在特開平4484348 號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)中，同樣公開了將金屬涂膜電極作為外部電極的無電極熒光燈。在專 利文獻(xiàn)中，沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于金屬導(dǎo)體的具體描述，而在專利文獻(xiàn)5中，記載了使用銀膏膜的外 部電極。進(jìn)一步地，在特開2007-95531號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)6)中，公開了在熒光燈容器的兩 端外周上形成兩層結(jié)構(gòu)的外部電極的無電極熒光燈。其中，記載了銀膏膜和無鉛焊料膜的 層疊電極。關(guān)于蓋結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)例如在專利文獻(xiàn)7中公開。在特開2002-8408號(hào)公報(bào)(專 利文獻(xiàn)7)中，公開了在熒光玻璃管的兩端外周上嵌入工安裝端蓋型的外部電極的無電極 熒光燈。其中記載使用鋁、銀、銅作為蓋電極材料。在上述專利文獻(xiàn)3 7中公開的金屬導(dǎo)體膜或金屬蓋構(gòu)成的外部電極中，產(chǎn)生以 下問題。即，在電極導(dǎo)體和玻璃外周表面之間由于通電而產(chǎn)生微弱的放電現(xiàn)象，所以由電弧 放電而產(chǎn)生高溫。特別地，在由金屬蓋形成的外部電極中，由蓋內(nèi)的金屬粒子間的電弧放電 而產(chǎn)生局部的高溫。局部被加熱到玻璃軟化點(diǎn)以上的高溫的玻璃管由于大氣壓而加壓，從 而形成貫通玻璃管壁的針孔。當(dāng)由于針孔的形成而使玻璃管的真空被破壞時(shí)，空氣進(jìn)入熒 光放電燈管內(nèi)，導(dǎo)致不能產(chǎn)生氣體放電，產(chǎn)生了縮短熒光放電燈壽命的問題。雖然在上述專利文獻(xiàn)3 7中公開的金屬導(dǎo)體膜或金屬蓋平面狀地與玻璃表面接 觸或安裝，但是存在采用線圈狀卷繞導(dǎo)線、與玻璃表面線狀接觸或安裝的外部電極(線圈 電極)。例如，在特開2003-229092號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)8)和特開2003-3210號(hào)公報(bào)(專利 文獻(xiàn)9)中，公開了在玻璃管兩端上卷繞安裝鎢絲等的線圈電極熒光放電燈。與金屬導(dǎo)體膜 等的面接觸相比，考慮到當(dāng)使用線圈電極時(shí)，與玻璃表面線接觸可以緩和放電現(xiàn)象，但是實(shí) 際上，在卷繞線圈內(nèi)不與玻璃表面接觸的區(qū)域，也會(huì)向線圈線之間的玻璃表面產(chǎn)生電弧放 電，從而產(chǎn)生與導(dǎo)體膜等相同的真空破壞。
如上所述，由于金屬導(dǎo)體膜等外部電極的形成關(guān)系到膜形成的成本，所以線圈電 極熒光放電燈在制造成本方面是有利的，但是在使用線圈電極的情況下，需要克服在外部 電極中的放電現(xiàn)象對(duì)壽命和省電產(chǎn)生的影響的問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種不會(huì)與玻璃表面產(chǎn)生放電現(xiàn)象且能夠?qū)崿F(xiàn)省電且 增長壽命的線圈電極熒光放電燈。解決技術(shù)問題的方案為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，其中，在 兩端密封的玻璃管內(nèi)表面上形成熒光膜，在所述玻璃管內(nèi)部填充放電氣體，在所述玻璃管 兩端的外周上卷繞狀地配置線圈電極，由交流電源將交流電壓施加到所述線圈電極上，從 而使所述放電氣體放電而點(diǎn)亮，所述熒光膜形成在與所述線圈電極相對(duì)位置的玻璃管內(nèi)表 面上，所述線圈電極通過由絕緣層涂布在電線外圍上的絕緣涂層電線卷繞狀地形成。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第一實(shí)施方式中，在 所述線圈電極熒光放電燈管是一個(gè)的情況下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電源的一 次側(cè)功率為Wln(W)時(shí)，滿足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第一或第二實(shí)施方式 中，在所述線圈電極熒光放電燈管是一個(gè)的情況下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電 源的二次側(cè)功率為W2n(W)時(shí)，滿足近似式W2n = cn+dnXn(cn, dn 常數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第三實(shí)施方式中，所 述梯度bn和dn滿足bn > dn。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第二、第三或第四 實(shí)施方式中，在所述圈數(shù)η為110的范圍內(nèi)，所述電線的截面直徑d(mm)可在 0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln與所述近似式的值具有最 大為5 (W)的偏移幅度。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第二、第三或第四 實(shí)施方式中，在所述圈數(shù)η為110的范圍內(nèi)，所述電線的截面直徑d(mm)可在 0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln與所述近似式的值具有最 大為0.6 (W)的偏移幅度。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第一實(shí)施方式中，當(dāng) 將N個(gè)所述線圈電極熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電 源的一次側(cè)功率為Win(W)時(shí)，滿足近似式Win = aN+bNXN(aN, bN 常數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第七實(shí)施方式中，當(dāng) 將N個(gè)所述電極熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電源的 二次側(cè)功率為W2n(W)時(shí)，滿足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第八實(shí)施方式中，所 述梯度bN禾Π dN滿足bN > dN。根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第一至第九的任何一 個(gè)實(shí)施方式中，將壽命耗盡的安裝有內(nèi)部電極的熒光放電燈管再生以用作所述熒光放電燈 管，并且在該安裝有內(nèi)部電極的熒光放電燈上設(shè)置所述線圈電極。根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第一至第十的任何一個(gè)實(shí)施方式中，在所述熒光膜表面上，沿管軸方向交替地分散配置PL熒光體粒子和CL熒 光體粒子。根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第十一實(shí)施方式 中，所述熒光膜由PL熒光體粉和CL熒光體粉的混合粉形成。根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第十二實(shí)施方式 中，所述熒光膜由巴龍磷酸鈣PL熒光體粉和低電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成。根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈，在所述第十二實(shí)施方式 中，所述熒光膜由稀土類PL熒光體粉和低電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成。根據(jù)本發(fā)明的第十五實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈管，在所述第一至十四的任 何一個(gè)實(shí)施方式中，在所述線圈電極熒光放電燈管的兩端上，安裝可與現(xiàn)有的熒光放電燈 具的插座嵌合的接口，使得所述線圈電極熒光放電燈管能夠安裝在現(xiàn)有的熒光放電燈具上 或從其脫離。本發(fā)明的技術(shù)效果在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的線圈電極熒光放電燈中，由于所述熒光膜形成在 與所述線圈電極相對(duì)位置的玻璃管內(nèi)表面上，所以可以將所述玻璃管的整個(gè)長度都用作熒 光放電區(qū)域，可以高亮度地照明，并且通過高效的照明可以帶來省電化。此外，由于所述線 圈電極通過由絕緣層涂布在電線外圍上的絕緣涂層電線卷繞狀地形成，所以電極用所述電 線經(jīng)由所述絕緣層卷繞在所述玻璃管上，在所述電線和所述玻璃管的表面之間完全不會(huì)產(chǎn) 生放電現(xiàn)象。此外，在由熱收縮性樹脂(下面稱為涂布絕緣層)覆蓋卷繞的所述絕緣涂層 電線之后，進(jìn)行加熱以使所述收縮性樹脂收縮時(shí)，所述絕緣涂層電線通過壓附在玻璃管外 壁上而粘附。因此，由于沒有產(chǎn)生放電現(xiàn)象，所以不會(huì)形成針孔，完全沒有空氣侵入密封氣 體中，使得熒光放電燈的壽命不會(huì)縮短，可以實(shí)現(xiàn)壽命增長。進(jìn)一步地，通過功率的高效消 耗，可以實(shí)現(xiàn)省電。在本發(fā)明中的所述絕緣層可以使用聚酯、聚酰胺、聚氨脂、丁醛聚乙烯等涂布材 料形成。作為所述絕緣涂層電線，更具體地，可以使用乙烯涂層電線或瓷漆電線。在使用 商用電源的情況下，當(dāng)電線的直徑例如是0. 2mm 3mm時(shí)，所述絕緣層的厚度優(yōu)選地是 0.01mm 0. 05mm。所述線圈電極粘附形成在所述玻璃管的外周表面上，如果構(gòu)成為可保持 玻璃管，則可以不需要玻璃管的保持部。在本實(shí)施方式中，采用所述線圈電極，由于熒光放電燈的兩端的電極由相對(duì)于內(nèi) 部的放電空間電絕緣的放電空間絕緣型電極構(gòu)成，所以沒有任何由金屬電極向放電空間內(nèi) 的電子注入，也沒有伴隨著電子注入的電極電壓下降，從而成功地消除了伴隨著電極電壓 下降而產(chǎn)生的無用功率消耗。此外，由于沒有所述的電子注入，所以也沒有陽離子與金屬電 極碰撞而產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象，從而消除了電極損耗，成功地增長了熒光放電燈管的壽命。驅(qū)動(dòng)放電發(fā)光的電子通過由施加高頻電壓導(dǎo)致的放電氣體的電離而產(chǎn)生，產(chǎn)生的 電子與陽離子由于電力而積累在所述放電空間絕緣型電極的附近，構(gòu)成第三代電子源(簡 單地稱為電子源)和陽離子源。本發(fā)明人將該電子源稱為第三代電子源，來自所述第三代 電子源的電子在前進(jìn)到所述陽離子源的過程中與放電氣體碰撞而發(fā)光，電子與陽離子碰撞 而還原為電中性的放電氣體。并且，再次由于交流電壓而電離，發(fā)光，中性氣體化的循環(huán)而 反復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，由于在所述線圈電極熒光放電燈是一個(gè)的情況 下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電源的一次側(cè)功率為Wln(W)時(shí)，滿足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常數(shù))，所以基于上述近似式，可以通過所述線圈電極的圈數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇所 述交流電源的一次側(cè)功率，并且可以簡單地進(jìn)行熒光放電燈的功耗設(shè)計(jì)。相反地，可以配合 一次側(cè)功耗，而基于上述實(shí)驗(yàn)式，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上述線圈電極的圈數(shù)，從而簡單地進(jìn)行電極設(shè) 計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，由于在所述線圈電極熒光放電燈管是一個(gè)的情況 下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電源的二次側(cè)功率為W2n(W)時(shí)，滿足近似式W2n = cn+dnXn(cn, dn:常數(shù))，所以基于上述近似式，可以通過所述線圈電極的圈數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇所 述交流電源的二次側(cè)功率，并且可以簡單地進(jìn)行熒光放電燈的功耗設(shè)計(jì)。相反地，可以配合 二次側(cè)功耗，而基于上述實(shí)驗(yàn)式，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上述線圈電極的圈數(shù)，從而簡單地進(jìn)行電極設(shè) 計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，由于在所述第三實(shí)施方式中的所述梯度bn和dn滿足 bn>dn，所以利用該關(guān)系，可以根據(jù)所述線圈電極的圈數(shù)，更精確地選擇所述交流電源的一 次和二次側(cè)功率，相反地，可以配合一次和二次側(cè)功耗，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述線圈電極的圈數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式，由于在所述圈數(shù)η為1 < η < 10的范圍內(nèi)，所述電 線的截面直徑d(mm)可在0^6(mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln 與所述近似式的值具有最大為5 (W)的偏移幅度，所以可以在上述偏移幅度范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)?選擇所述交流電源的一次側(cè)功率，與此對(duì)應(yīng)地，可以在所述范圍內(nèi)改變所述電線的截面直 徑d，具有形成所述線圈電極的自由度大的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式，由于在所述圈數(shù)η為1 < η < 10的范圍內(nèi)，所述電 線的截面直徑d(mm)可在0. 26 (mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln 與所述近似式的值具有最大為0.6 (W)的偏移幅度，所以可以在上述偏移幅度范圍內(nèi)適當(dāng) 地選擇所述交流電源的二次側(cè)功率，與此對(duì)應(yīng)地，可以在所述范圍內(nèi)改變所述電線的截面 直徑d，具有形成所述線圈電極的自由度大的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式，由于在所述第一實(shí)施方式中，當(dāng)將N個(gè)所述線圈電 極熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電源的一次側(cè)功率為 Win(W)時(shí)，滿足近似式Win = aN+bNXN(aN,bN 常數(shù))，所以基于該一次側(cè)功率的近似式，可以 實(shí)現(xiàn)將N個(gè)所述線圈電極熒光放電燈并聯(lián)連接而構(gòu)成的能夠高亮度發(fā)光的集成線圈電極 熒光放電燈。在通過采用金屬內(nèi)部電極的熒光放電燈管高亮度地發(fā)光的情況下，功耗極高，結(jié) 果增大了功耗。根據(jù)本實(shí)施方式，通過所述并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，提高了放電空間內(nèi)的保溫效 果，能夠高亮度地發(fā)光。同時(shí)，將所有燈管同時(shí)點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)了功耗的降低，從而解決了功耗問 題，實(shí)現(xiàn)了既能省電又能高亮度發(fā)光的劃時(shí)代的集成型熒光放電燈。特別地，當(dāng)將交流電源連接到熒光放電燈管的放電空間絕緣型電極上時(shí)，在電源 電路輸入側(cè)檢測(cè)的電流是在熒光放電燈管內(nèi)形成交流電場(chǎng)所需的電流，電流的大小與放電 燈管的管徑和放電燈管的長度沒有關(guān)系，檢測(cè)的電流值僅由熒光膜的物理特性決定，其值 在0. IA至IA的范圍內(nèi)由熒光膜的物理特性而改變。形成高頻電場(chǎng)的功率與熒光放電燈管 的亮度沒有關(guān)系，它決定了熒光放電燈管的功耗。與熒光放電燈管的發(fā)光有關(guān)的電子是從第三代電子源在交流電場(chǎng)中取出的電子，其數(shù)量可以與熒光放電燈管的點(diǎn)亮功率分離地測(cè) 量，其值最大為1mA，由于在形成高頻電場(chǎng)所需的電流(IA)的千分之一以下，所以可以在熒 光放電燈管的功耗中忽略。發(fā)現(xiàn)熒光放電燈管的亮度由取決于熒光放電燈管的保溫效果的 汞蒸氣壓決定的事實(shí)。雖然在現(xiàn)有技術(shù)中考慮熒光放電燈管的亮度與熒光放電燈管功耗的 關(guān)系，但是該關(guān)系很小。發(fā)明人等通過從根本上改變了現(xiàn)有技術(shù)中的常識(shí)的新發(fā)現(xiàn)，可以提 供較低功耗的熒光放電燈。此外，通過使用放電空間絕緣型電極，形成將多個(gè)由同樣的熒光膜構(gòu)成的熒光放 電燈管配置為束狀的熒光放電燈管組，在束狀配置的各熒光放電燈管中形成高頻電場(chǎng)時(shí)， 在熒光放電燈管組的所有管中形成交流電場(chǎng)的功率顯著減少。即，發(fā)現(xiàn)熒光放電燈點(diǎn)亮所 需的功耗在束狀配置熒光放電燈而集成時(shí)顯著減少的事實(shí)。根據(jù)更詳細(xì)的描述，將交流電 源連接到安裝有放電空間絕緣型電極的一個(gè)熒光放電燈管的電極上，在所述熒光放電燈管 內(nèi)形成交流電場(chǎng)時(shí)，一個(gè)熒光放電燈管的功耗是w瓦特。當(dāng)在所述熒光放電燈管附近束狀 地配置多個(gè)由同種熒光膜構(gòu)成的熒光放電燈管時(shí)，在束狀配置(集成型)的所有熒光放電 燈管內(nèi)感應(yīng)相同強(qiáng)度的交流電場(chǎng)。發(fā)現(xiàn)在集成型熒光放電燈管的所有燈管中形成高頻電場(chǎng) 所需功耗W是在實(shí)驗(yàn)使用的熒光放電燈管中，對(duì)一個(gè)熒光放電燈管的供應(yīng)功率按每一個(gè)一 瓦特相加而得到的合計(jì)功率。即，不是W = nw，而是W = n+w，滿足整體功耗<<一個(gè)的功 耗X個(gè)數(shù)的關(guān)系，集成型熒光放電燈在低功耗下點(diǎn)亮。W = n+w的關(guān)系滿足與熒光放電燈 管的管徑和熒光放電燈管的管長無關(guān)系。在從第三代電子源將電子注入集成型熒光放電燈的各放電燈管的交流電場(chǎng)中，由 注入電子使填充氣體發(fā)光時(shí)，熒光膜由電子線致發(fā)光熒光體粒子和光致發(fā)光熒光體粒子的 排列而形成的情況下，集成熒光放電燈的亮度是一個(gè)安裝有放電空間絕緣型電極的熒光放 電燈管的亮度的集成個(gè)數(shù)的倍數(shù)。得到極低功耗下(W = n+w)下高亮度的集成型熒光放電 燈。在熒光膜僅由光致發(fā)光熒光體構(gòu)成的情況下，和使用的熒光體粒子表面由電絕緣體的 微細(xì)粒子污染的情況下，集成熒光放電燈的亮度不是集成個(gè)數(shù)的倍數(shù)，而是W = nw，集成熒 光放電燈管的優(yōu)勢(shì)就沒有了。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，由于在所述第七實(shí)施方式中，當(dāng)將N個(gè)所述電極 熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電源的二次側(cè)功率為 W2n(W)時(shí)，滿足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常數(shù))，所以基于該二次側(cè)功率的近似式，或者 與所述一次側(cè)功率的近似式結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)將N個(gè)所述線圈電極熒光放電燈并聯(lián)連接而構(gòu) 成的能夠高亮度發(fā)光的集成線圈電極熒光放電燈。根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方式，由于在所述第八實(shí)施方式中，所述梯度1^和dN滿足 bN > dN，所以利用該關(guān)系，可以根據(jù)線圈電極熒光放電燈的集成數(shù)，更精確地選擇所述交流 電源的一次和二次側(cè)功率，相反地，可以配合一次和二次側(cè)功耗，最佳地調(diào)整線圈電極熒光 放電燈的集成數(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)將N個(gè)所述線圈電極熒光放電燈并聯(lián)連接而構(gòu)成的能夠高 亮度發(fā)光的集成線圈電極熒光放電燈。在一個(gè)放電燈的情況下，所述線圈電極的電線的一端側(cè)連接到電源上，另一相對(duì) 側(cè)的電線構(gòu)成開放端。在集成線圈電極熒光放電燈的情況下，可以將各放電燈的線圈電極 的電線的一端側(cè)共同連接到電源側(cè)上而并聯(lián)，或者，也可以將線圈電極的電線的一端側(cè)作 為另一放電燈的線圈電極的起始端側(cè)，而由一根電線連續(xù)地卷繞在各放電燈上而構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方式，可以提供一種熒光放電燈，其中，將壽命耗盡的安裝 有內(nèi)部電極的熒光放電燈管再生以用作所述熒光放電燈管，并且在該安裝有內(nèi)部電極的熒 光放電燈上設(shè)置所述線圈電極?，F(xiàn)有的壽命耗盡的安裝有內(nèi)部電極的熒光放電燈管的內(nèi)部 電極大部分由于飛濺而損耗，此時(shí)放電氣體沒有泄漏，是良好的。在本發(fā)明的外部電極方式 中，如果放電空間中存在放電氣體，能夠作為熒光管而驅(qū)動(dòng)。因此，如果在壽命耗盡的安裝 有內(nèi)部電極的熒光放電燈管的外周上設(shè)置外部電極，就完美地再生為熒光管，這是由本發(fā) 明人等最先發(fā)現(xiàn)的。在日本和世界上廢棄的熒光放電燈管的個(gè)數(shù)幾乎是無以計(jì)數(shù)的，如果 將這些熒光放電燈管用于本發(fā)明，就可以提供降低資源浪費(fèi)的集成型熒光放電燈，非常便 宜且環(huán)境友好。根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方式，可以提供在所述熒光膜表面上沿管軸方向交替地 分散配置PL熒光體粒子和CL熒光體粒子的線圈電極熒光放電燈。通過沿玻璃管軸方向， 交替地分散配置PL熒光體粒子和CL熒光體粒子，可以實(shí)現(xiàn)能夠快速點(diǎn)亮和使玻璃管內(nèi)的 所有區(qū)域發(fā)光的線圈電極熒光放電燈管。作為具有負(fù)電荷的熒光體粒子，包括光致發(fā)光熒 光體(PL熒光體)。存在于光致發(fā)光熒光體粒子內(nèi)部的發(fā)光中心(雜質(zhì))多由遷移元素形 成，在構(gòu)成發(fā)光中心的遷移元素上捕獲電子，由該被捕獲的電子引起而形成內(nèi)部持續(xù)極化 (PIP)，內(nèi)部持續(xù)極化的電子出現(xiàn)在熒光膜表面上而構(gòu)成所述負(fù)電荷。另一方面，在低壓下 發(fā)光的陰極線致發(fā)光(CL)的發(fā)光熒光體中不形成PIP，所以在該CL熒光體粒子的表面上不 存在負(fù)電荷。當(dāng)將從所述電子源取出的電子導(dǎo)入CL熒光膜表面上時(shí)，電子由表面?zhèn)鲗?dǎo)而加 速。所述加速電子的軌道由于熒光膜上的具有負(fù)電荷的PL熒光體粒子而在氣體空間中轉(zhuǎn) 彎，從而實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)使熒光放電燈管中的氣體點(diǎn)亮放電的熒光放電燈管。因此，如果在加速電 子沒有轉(zhuǎn)彎的位置上配置光致發(fā)光熒光體，則該位置的光致發(fā)光熒光體的負(fù)電荷對(duì)所述加 速電子施加轉(zhuǎn)彎作用。通過熒光體的選擇，可以可變地調(diào)整所述負(fù)電荷的大小，由此使熒光 膜上的表面?zhèn)鲗?dǎo)的電子與放電氣體的碰撞加速，從而可以實(shí)現(xiàn)放電空間內(nèi)的快速點(diǎn)亮，并 且在熒光放電燈管中沒有現(xiàn)有技術(shù)中存在的延遲點(diǎn)亮。在不具有負(fù)電荷的熒光體粒子中，包含電子線致發(fā)光的熒光體(CL熒光體)。特別 地，低壓電子線致發(fā)光熒光體的表面污染少，具有不帶負(fù)電荷的性質(zhì)，具有不充電的特性。 通過在所述熒光膜表面上交替配置沒有負(fù)電荷的熒光體粒子(CL熒光體)和具有負(fù)電荷的 熒光體粒子(PL熒光體)，提供了在所述熒光膜表面的多個(gè)區(qū)域上由具有所述負(fù)電荷的熒 光體粒子使所述加速電子在氣體空間側(cè)轉(zhuǎn)彎的快速點(diǎn)亮和全面發(fā)光的高效的熒光放電燈 管。在本實(shí)施方式中，在沒有負(fù)電荷的熒光體區(qū)域，由于不產(chǎn)生庫侖斥力，所以將在熒光膜 上表面?zhèn)鲗?dǎo)的電子加速。另一方面，在具有負(fù)電荷的熒光體區(qū)域，電子由庫侖斥力而在放電 空間中轉(zhuǎn)彎，使放電氣體強(qiáng)制放電，從而快速點(diǎn)亮放電燈管。并且，在本實(shí)施方式中，由于沿 電子的表面?zhèn)鲗?dǎo)方向分散著多個(gè)負(fù)電荷區(qū)域，所以在放電燈管的多個(gè)區(qū)域產(chǎn)生放電，整個(gè) 放電燈管可以明亮地發(fā)光。換句話說，當(dāng)在熒光膜上沿加速電子的前進(jìn)方向分散存在多個(gè) 所述負(fù)電荷性熒光體粒子時(shí)，通過加速電子和負(fù)電荷的庫侖斥力，在多個(gè)負(fù)電荷位置上加 速電子在放電空間中被強(qiáng)制轉(zhuǎn)彎，通過加速電子和放電氣體在多個(gè)區(qū)域上的整個(gè)空間內(nèi)的 碰撞，引起在放電空間整個(gè)區(qū)域的放電，可以實(shí)現(xiàn)能夠同時(shí)達(dá)到快速點(diǎn)亮和全空間點(diǎn)亮的 放電燈管。根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施方式，提供所述熒光膜由PL熒光體粉和CL熒光體粉的混合粉形成的線圈電極熒光放電燈。如果將PL熒光體粉和CL熒光體粉混合，并將該混合 粉涂布在熒光放電燈管的內(nèi)表面上而形成熒光膜，則在熒光膜表面上交替地出現(xiàn)PL熒光 體粒子和CL熒光體粒子。在PL熒光體粉的粒子表面上附著微小直徑的CL熒光體粉的情 況下，其效果非常小，沒有實(shí)用性。必要條件是PL熒光體粉的粒徑與CL熒光體粉的粒徑近 似。由于PL熒光體粒子具有負(fù)電荷，CL熒光體粒子沒有負(fù)電荷，所以在所述第十一實(shí)施方 式中說明的在熒光膜上的露出PL熒光體粒子的無數(shù)個(gè)點(diǎn)上電子軌道在放電空間側(cè)庫侖彎 曲，從而可以實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)亮和全面點(diǎn)亮。根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施方式，提供所述熒光膜由巴龍磷酸鈣PL熒光體粉和低 電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成的線圈電極熒光放電燈。當(dāng)使用巴龍磷酸鈣 PL熒光體粉和在電子線照射下發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉時(shí)，由于巴龍磷酸鈣PL熒光體 粉的制造單價(jià)變成十分之一左右，所以具有可以降低線圈電極熒光放電燈的制造成本的效 果。即，由于巴龍磷酸鈣PL熒光體粉沒有采用克拉克數(shù)小的稀少的稀土類元素，所以可以 降低熒光體成本。并且，當(dāng)由表面上具有負(fù)電荷的巴龍磷酸鈣PL熒光體粉和表面上沒有負(fù) 電荷或僅具有一點(diǎn)點(diǎn)負(fù)電荷的在150V以下的低壓下發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成熒光 膜時(shí)，在玻璃管軸方向的熒光膜表面上必然存在無數(shù)交替分散的PL熒光體粒子和CL熒光 體粒子。在無數(shù)的PL熒光體粒子的位置上由其負(fù)電荷使傳導(dǎo)電子轉(zhuǎn)彎而發(fā)光，由于該區(qū)域 在熒光膜的整個(gè)表面上，所以可以快速點(diǎn)亮和全面發(fā)光。如果使用便宜的ZnO熒光體粉作 為CL熒光體粉，則可以進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)低價(jià)格化，但是本發(fā)明不限于ZnO熒光體粉，只要是在 150V以下的低壓下發(fā)光的CL熒光體粉，都能得到相同的效果。根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施方式，可以提供所述熒光膜由稀土類PL熒光體粉和低 電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成的線圈電極熒光放電燈。由于所述熒光膜由稀 土類PL熒光體粉和CL熒光體粉的混合粉形成，所以具有可以降低使用稀土類熒光膜的線 圈電極熒光放電燈的制造成本的效果。雖然稀土類PL熒光體粉是表面具有負(fù)電荷的高性 能PL熒光體粉，但是由于近年來稀土類元素物質(zhì)的價(jià)格高漲，使用稀土類熒光膜的熒光放 電燈管的制造成本正在不斷上升。因此，作為本實(shí)施方式的CL熒光體粉，如果使用價(jià)格比 較便宜且穩(wěn)定的作為CL熒光體的SiO熒光體，則能夠降低混合熒光體粉的制造成本。特別 地，由于ZnO熒光體從由紫外線激勵(lì)到發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)非常短，所以可以高速發(fā)光，即 使在30V以下的低壓下也具有明亮的CL發(fā)光的特性。并且，當(dāng)由表面上具有負(fù)電荷的稀土 類PL熒光體粉和表面上沒有負(fù)電荷的ZnO熒光體粉的混合粉形成熒光膜時(shí)，在玻璃管軸方 向的熒光膜表面上必然存在無數(shù)交替分散的PL熒光體粒子和CL熒光體粒子。在無數(shù)的 PL熒光體粒子的位置上由其負(fù)電荷使傳導(dǎo)電子轉(zhuǎn)彎而發(fā)光，由于該區(qū)域是熒光膜的整個(gè)表 面，所以可以快速點(diǎn)亮和全面發(fā)光。根據(jù)本發(fā)明的第十五實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的線圈電極熒光放電燈管，在外部線 圈電極熒光放電燈管的兩端上，安裝適合與現(xiàn)有的熒光放電燈管的點(diǎn)亮裝置的插座嵌合的 接口。點(diǎn)亮所述線圈電極熒光放電燈管時(shí)所需的電源大小為點(diǎn)亮現(xiàn)有熒光放電燈管的所需 電源大小的幾分之一以下，并且可以收納在現(xiàn)有的熒光放電燈管的點(diǎn)亮裝置的收納盒中。 因此，沒有完全改變現(xiàn)在使用的點(diǎn)亮裝置，這樣利用現(xiàn)有的熒光放電的點(diǎn)亮裝置，通過僅將 所述線圈電極熒光放電燈管與現(xiàn)有的熒光放電燈管進(jìn)行置換的麻煩和將小型點(diǎn)亮電源收 納在點(diǎn)亮裝置內(nèi)部的簡單工作，就可以設(shè)置線圈電極熒光放電燈管，具有可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮的便利性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的更詳細(xì)的說明檢測(cè)電流與點(diǎn)亮的關(guān)系下面將說明根據(jù)本發(fā)明的線圈電極熒光放電燈中的重要的高亮度化的研發(fā)過程。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)以下事實(shí)，當(dāng)將高頻電源施加到由第三代電子源構(gòu)成的熒光放電 燈管的電極上時(shí)，在電源電路的輸入側(cè)檢測(cè)的電流包括與發(fā)光無關(guān)的形成高頻電場(chǎng)的電流 和從電源源提供而參與氣體原子發(fā)光的電子電流這種電流。形成高頻電場(chǎng)所需的電流大小 接近1A，在使氣體原子發(fā)光所需的電子電流的大小的千倍以上。因此，發(fā)現(xiàn)形成高頻電場(chǎng)的 電流不參與熒光放電燈的發(fā)光，而僅決定著熒光放電燈管點(diǎn)亮?xí)r的功耗的事實(shí)。氣體放電 通過來自電子源的電子在與高頻電場(chǎng)的共振下在氣體空間內(nèi)移動(dòng)而引起，但是該電子電流 的電流量小(ImA以下)，不會(huì)對(duì)點(diǎn)亮熒光放電燈管時(shí)所需的實(shí)質(zhì)功率產(chǎn)生影響。上述發(fā)現(xiàn) 是在研發(fā)將熒光放電燈管的所有功能最優(yōu)化、在目前沒有得到的水平下的省電但高亮度的 熒光放電燈管上重要的事項(xiàng)。進(jìn)一步地，發(fā)現(xiàn)了下面的現(xiàn)象。在一個(gè)熒光放電燈管中形成的高頻電場(chǎng)在將多個(gè) 同種熒光放電燈管放置在所述熒光放電燈管的周圍時(shí)，在周圍放置的熒光放電燈管內(nèi)也感 應(yīng)出高頻電場(chǎng)。連接到最初的熒光放電燈管的電極上的電源電路中流動(dòng)的電流值僅由于周 圍放置的熒光放電燈管數(shù)而增加一點(diǎn)點(diǎn)。熒光放電燈管僅具有高頻電源時(shí)，熒光放電燈管 不發(fā)光。為了使熒光放電燈管發(fā)光，必須在高頻電場(chǎng)中注入電子。調(diào)整可在高頻電場(chǎng)中注 入電子的條件。在外部電極熒光放電燈管中，是否能將來自第三代電子源的電子注入形成在熒光 放電燈管內(nèi)的高頻電場(chǎng)中，這要根據(jù)所述電極熒光放電燈管中形成的高頻電場(chǎng)的大小而有 顯著的不同。由在電源電路輸入側(cè)檢測(cè)的電流的監(jiān)視器檢驗(yàn)形成在所述電極熒光放電燈管 中的高頻電場(chǎng)的大小。當(dāng)在外部電極上施加高頻電位時(shí)，電源電路的檢測(cè)電流在熒光膜的 污染(帶電)狀態(tài)下有很大的改變。在構(gòu)成熒光膜的熒光體粒子表面由電絕緣物的微細(xì)粒 子重度污染時(shí)，電源的檢測(cè)電流接近1A。在熒光體粒子表面沒有電絕緣物的污染時(shí)，檢測(cè)電 流最小，減小到接近0. 1A。檢測(cè)電流在0.7A以上的熒光放電燈管難以點(diǎn)亮。S卩，當(dāng)檢測(cè)電 流在0. 7A以上時(shí)，來自第三代電子源的電子不能注入高頻電場(chǎng)中。當(dāng)檢測(cè)電流在0. 5A以 下時(shí)，電子可以容易地注入形成在熒光放電燈管上的高頻電場(chǎng)中。從而，將所述外部電極型 熒光放電燈管點(diǎn)亮。為了形成集成型熒光放電燈，當(dāng)并聯(lián)連接檢測(cè)電流在0. 5A以上的外部電極熒光 放電燈管的電極時(shí)，在并聯(lián)連接的外部電極熒光放電燈管中容許從第三代電子供應(yīng)源將電 子注入交流電場(chǎng)中。由于注入的電子與氣體原子非彈性沖突，使氣體放電，所以并聯(lián)連接的 所有熒光放電燈管的熒光膜發(fā)出均勻亮度的光。即，點(diǎn)亮并聯(lián)連接的多個(gè)外部電極型熒光 放電燈管所需的功耗僅比單獨(dú)點(diǎn)亮外部電極型熒光放電燈管時(shí)增加一點(diǎn)點(diǎn)，僅發(fā)光強(qiáng)度與 并聯(lián)連接的熒光放電燈管數(shù)成比例地增加。當(dāng)并聯(lián)連接檢測(cè)電流在0. 5A以下的外部電極 熒光放電燈管的電極時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)大的省電型熒光放電燈。在此必須注意，市場(chǎng)上的熒光放 電燈管即使改為外部電極熒光放電燈管，檢測(cè)電流也多0. 7A以上，不能從第三代電子供應(yīng) 源將電子注入改變的熒光放電燈管中的高頻電場(chǎng)中。結(jié)果，即使將改變的熒光放電燈管與 檢測(cè)電流在0. 5A以下的熒光放電燈并聯(lián)連接，的熒光放電燈管也不發(fā)光。作為參考描述， 即使將外形30mm的市場(chǎng)上的熒光放電燈管改變?yōu)橥獠侩姌O型熒光放電燈管，并且并聯(lián)連接外部電極，改變的熒光放電燈管也不發(fā)光。將來自第三代電子源的電子注入高頻電場(chǎng)的最佳條件是復(fù)雜的，當(dāng)熒光體粒子表 面上完全沒有電絕緣物的污染時(shí)，注入高頻電場(chǎng)中的電子選擇性地在熒光膜的表面上傳 導(dǎo)，并到達(dá)陽離子源而消滅。結(jié)果，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子不與氣體原子碰撞，不能引起熒光放電燈 管的發(fā)光。當(dāng)在熒光膜上突起時(shí)，表面?zhèn)鲗?dǎo)的電子與突起的熒光體粒子碰撞。當(dāng)施加的電 場(chǎng)的半周期為零電位時(shí)，僅沿一個(gè)方向前進(jìn)的電子動(dòng)作，僅在突起的熒光體粒子的陰極側(cè) 明亮地發(fā)光，在陽極側(cè)不發(fā)光。突起的熒光體粒子的發(fā)光可以與由電子線照射導(dǎo)致的CL發(fā) 光等效。通過該觀察，使電子沿一個(gè)方向在熒光膜上加速而動(dòng)作，從而可以確認(rèn)表面?zhèn)鲗?dǎo)電 子的存在。當(dāng)熒光體粒子表面由電絕緣物重度污染時(shí)，來自第三代電子源的電子受到污染 物的帶電電荷的負(fù)電場(chǎng)的庫侖斥力，不進(jìn)入氣體空間，不引起氣體的發(fā)光。由粒子表面被 適度污染的熒光體粒子和沒有污染的粒子的混合粉構(gòu)成熒光膜時(shí)，電子侵入氣體空間被加 速，在熒光體粒子表面的帶電的負(fù)電場(chǎng)區(qū)域上使電子軌道在氣體空間彎曲，與氣體原子非 彈性碰撞。結(jié)果，熒光放電燈發(fā)光。非彈性碰撞后的電子的軌道發(fā)生散亂，但保留在高頻電 場(chǎng)的放電路徑中，并由下一波的高頻電場(chǎng)進(jìn)行軌道修正、加速，以與其他氣體原子非彈性碰 撞。通過重復(fù)該過程，形成熒光放電燈管中的陽極光柱。上述復(fù)雜的熒光膜的特性可以由以下方法控制。當(dāng)由相同粒徑的低壓電子線致發(fā) 光(CL)熒光體和光致發(fā)光(PL)熒光體混合構(gòu)成熒光放電燈管的熒光膜時(shí)，來自第三代電 子源的電子可以容易地侵入到熒光膜上面，從而并聯(lián)連接的所有熒光放電燈管以同一亮度 發(fā)光。在熒光放電燈管中形成高頻電場(chǎng)所需的電源電路的檢測(cè)電流在0.5A以下。通過此 發(fā)現(xiàn)，如果將多個(gè)外部電極熒光放電燈管以適當(dāng)?shù)拈g隙成束地放置而集成，則在電源電路 中流動(dòng)的電流值僅有一點(diǎn)改變，僅集成熒光放電燈的亮度與成束的熒光放電燈管數(shù)量成比 例地增加。由于熒光膜具有白色體色，對(duì)由熒光膜發(fā)出的可視光沒有吸光性，所以當(dāng)在成束 的熒光放電管之間設(shè)置間隙時(shí)，由設(shè)置在內(nèi)部的熒光放電燈管的熒光膜發(fā)出的光全部輸出 到外部。由于多個(gè)熒光放電燈管發(fā)光比一個(gè)熒光放電燈管的功耗僅增加了一點(diǎn)點(diǎn)，所以可 以研發(fā)通過集成以小功率而高亮度地發(fā)光的集成型熒光放電燈管。即，由十個(gè)熒光放電燈 管集成而構(gòu)成的集成型熒光放電燈的功率消耗是十個(gè)燈管點(diǎn)亮所需的功率的五分之一，而 亮度達(dá)到10倍。不僅僅是這些，當(dāng)在使用金屬電極的壽命耗盡的熒光放電燈管的外壁上設(shè)置新的 外部電極時(shí)，將壽命耗盡的熒光放電燈管再次點(diǎn)亮。在壽命耗盡的熒光放電燈管上將外部 電極設(shè)置在放電燈玻璃管端上時(shí)，使其完全再生，可發(fā)出與按新規(guī)制造的外部電極熒光放 電燈管相同亮度的光。并且，完全消除了熒光放電燈管中的對(duì)壽命產(chǎn)生影響的因素，因此外 部電極熒光放電燈管的壽命是半永久的，熒光放電燈管的資源回收周期將變得非常長。這 樣，使用第三代電子源不僅可以使熒光放電燈管省電，而且節(jié)約資源，對(duì)防止由廢棄的壽命 耗盡的熒光放電燈管的汞造成的土壤污染問題有很大的貢獻(xiàn)。


圖1為線圈電極熒光放電燈的結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1所示線圈電極熒光放電燈的簡要截面圖。圖3為高頻電源6的一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極的圈數(shù)η的關(guān)系圖。
圖4為高頻電源6的一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極用電線的線徑d的關(guān)系圖。圖5為高頻電源6的一次側(cè)功率Wln(W)和點(diǎn)亮?xí)r間的關(guān)系圖。圖6為當(dāng)熒光放電燈為單體時(shí)點(diǎn)亮?xí)r的初期的一次側(cè)功率相對(duì)于圈數(shù)的變化圖。圖7為當(dāng)熒光放電燈為單體時(shí)點(diǎn)亮?xí)r的初期的二次側(cè)功率相對(duì)于圈數(shù)的變化圖。圖8是并聯(lián)連接η個(gè)線圈電極熒光放電燈而施加高頻電源6的二次側(cè)電壓以同時(shí) 點(diǎn)亮的集成線圈電極熒光放電燈的結(jié)構(gòu)圖。圖9為由公共電線形成各線圈電極熒光放電燈的線圈電極而并聯(lián)連接的集成線 圈電極熒光放電燈的結(jié)構(gòu)圖。圖10為為對(duì)圖8的集成線圈電極熒光放電燈和各種構(gòu)成的放電燈的功率測(cè)量結(jié) 果的圖。圖11為當(dāng)線圈電極熒光放電燈數(shù)量N為1、2、3時(shí)高頻電源6的一次側(cè)功率Win(W) 和二次側(cè)功率W2n(W)的變化圖。圖12為在用于多個(gè)市場(chǎng)上的內(nèi)部電極型熒光放電燈的高頻電源中由線圈電極構(gòu) 成的集成熒光放電燈的情況下的二次側(cè)功率變化的圖。圖13為束狀配置七個(gè)線圈電極熒光放電燈23集成的集成熒光放電燈的圖。圖14是說明在本發(fā)明中導(dǎo)入熒光膜表面上的電子動(dòng)作由于熒光膜的電荷狀態(tài)而 改變的形態(tài)的模式圖。圖15為在本發(fā)明中由低壓電子線致發(fā)光CL熒光體粉和光致發(fā)光PL熒光體粉的 混合粉形成的最佳熒光膜的狀態(tài)的模式圖。圖16為在本發(fā)明中安裝有現(xiàn)有的嵌入熒光放電燈點(diǎn)亮裝置插座中的、容易制造 的接口的線圈電極熒光放電燈管的模式圖。符號(hào)說明
1線圈電極熒光放電燈2玻璃管
3線圈電極4線圈電極
5電壓施加線6交流電源
7商用電源8熒光膜
9電線10色緣層
11熒光體粒子層12熒光體粒子層
13電壓施加線14a玻璃管
14b玻璃管14η玻璃管
15a線圈電極15b線圈電極
15η線圈電極16a線圈電極
16b線圈電極16η線圈電極
17a玻璃管17b玻璃管
17n玻璃管18a線圈電極
18b線圈電極18n線圈電極
19a線圈電極19b線圈電極
19n線圈電極20電壓施加線
21電壓施加線22熒光放電燈收納部0121]23線圈電極熒光放電燈24線圈電極0122]25線圈電極26PIP鞘0123]27PL熒光體粒子28CL熒光體粒子0124]29線圈電極熒光放電燈30線圈電極0125]31線圈電極收納盒32接口0126]CCFL冷陰極熒光放電燈管LCD液晶顯示器0127]e電子(釋放電子)FL熒光放電燈0128]UV紫外線PIP永久性內(nèi)部極化0129]HCFL熱陰極熒光放電燈管0130]CL電子線致發(fā)光(cathodoluminescence)0131]PL光致發(fā)光(Photoluminescence)0132]SBE表面結(jié)合電子(surface-bound-electrons)
具體實(shí)施例方式將使用相同直徑的玻璃管的多個(gè)熒光放電燈管堆疊成束時(shí)，集成成束的熒光放電 燈管構(gòu)成熒光放電燈。由集成的熒光放電燈可以獲得集成個(gè)數(shù)倍數(shù)的明亮的發(fā)光。如現(xiàn)有 的例子所示，在使用內(nèi)嵌金屬電極(即非表面絕緣內(nèi)部電極)的熒光放電燈管中，由于將各 驅(qū)動(dòng)電源連接到集成的各熒光放電管上，所以消耗的功率以集成的放電燈管的倍數(shù)增加。 這樣與在使熒光放電燈管單獨(dú)發(fā)光的情況相同，沒有得到任何好處。另外，即使并聯(lián)連接， 由于需要高功率以從金屬陰極取出電子，所以需要大的點(diǎn)亮電路，因而沒有實(shí)用性。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用采用了第三代電子源的熒光放電燈管時(shí)，情況發(fā)生改變。 將多個(gè)使用第三代電子源的熒光放電燈管扎成束而將電極并聯(lián)連接所構(gòu)成的集成熒光放 電燈，由于點(diǎn)亮所需的功率比點(diǎn)亮一個(gè)燈的功率僅僅增加了一點(diǎn)，所以發(fā)光亮度由于集成 的熒光放電燈管數(shù)量而顯著地增加。本實(shí)施方式所提供的熒光放電燈不使用金屬內(nèi)部電極，而使用線圈電極作為外部 電極，從而為第三代電子源。其中，涂布在管內(nèi)壁表面上的熒光膜可以一直涂布到管端部。 放電所需的電極安裝在放電燈的玻璃管端的外壁表面上。由這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的線圈電極熒光 放電燈涉及第三代電子源放電。使用內(nèi)嵌有第三代電子源的外部電極熒光放電燈管的特征之一是點(diǎn)亮放電燈的 電源電路被小型化。點(diǎn)亮電源電路能夠小型化的第一個(gè)理由是不需要從金屬陰極電極取 出電子所需的高壓電路。第二個(gè)理由是注入熒光膜的電子容易使氣體放電。在現(xiàn)有的熒 光放電燈管的點(diǎn)亮過程中，如果不能產(chǎn)生具有克服由氣體原子的最外層電子形成的負(fù)電場(chǎng) (IO5VcnT1)的能量的電子，就存在不能啟動(dòng)電子進(jìn)入氣體空間以放電的困難。由于這種困難 在外部電極熒光放電燈管中消失，所以不用設(shè)計(jì)消耗大量點(diǎn)亮功耗的大型氣體放電點(diǎn)亮電 路。第三個(gè)理由是由第三代電子源注入高頻電場(chǎng)中的電子流在ImA以下，能夠使用小型的 集成電路。在電源電路中流動(dòng)的最大電流是在熒光放電燈管中形成高頻電場(chǎng)所需的功率， 其限定在1.0A以下，所以電源電路的體積變小。綜合這些理由，外部電極熒光放電燈的電 源電路比現(xiàn)有的使用金屬電極的熒光放電燈(直徑20mm)的點(diǎn)亮電路的體積大大減小，在 其五分之一以下。
當(dāng)將交流電源施加到使用第三代電子源的熒光放電燈管的電極上時(shí)，在電源電 路中流動(dòng)由于構(gòu)成熒光膜的熒光體粒子表面的污染狀態(tài)而改變的電流。當(dāng)施加高頻電源 (30kHz以上的幾kVp)的電壓時(shí)，非常容易測(cè)量該電流的變化。因此，雖然在下面的說明中 描述了由構(gòu)成熒光膜的熒光體粒子表面的污染狀態(tài)而改變的電源電路的電流變化，但是該 現(xiàn)象不是在上述高頻電源中所特有的，在通常的交流電源頻率(50Hz或60Hz)下也會(huì)發(fā)生， 因此本發(fā)明包含使用交流電源而使外部電極熒光放電燈發(fā)光的全部交流電源。雖然在直管 型熒光放電燈管中容易形成高頻電場(chǎng)，但是在曲管型熒光放電燈管中曲部容易防礙高頻電 場(chǎng)，所以存在不能瞬時(shí)到達(dá)整個(gè)管的情況。但是，本發(fā)明中也包含在整個(gè)管中形成高頻電場(chǎng) 的曲管型熒光放電燈管。因此，在本發(fā)明的以下說明中均使用型熒光放電燈管。當(dāng)熒光體 粒子表面被重度污染時(shí)，即使在電源電路中流動(dòng)引起形成高頻電場(chǎng)的大的電流，外部電極 熒光放電燈也不能點(diǎn)亮。而是在熒光放電燈管內(nèi)形成高頻電場(chǎng)。這個(gè)事實(shí)可以通過可在熒 光放電燈管的管軸方向的中心部分上與管壁距離IOcm的區(qū)域的小面積內(nèi)檢測(cè)高頻電場(chǎng)而 確定。上述事實(shí)顯示了在外部電極熒光放電燈管內(nèi)形成高頻電場(chǎng)而在電源電路中流動(dòng)的電 流與熒光放電燈管的氣體放電沒有直接關(guān)系。在使用的熒光體粒子表面由電氣絕緣物污染的情況下，電氣絕緣物一般是帶電 的。由污染熒光體粒子表面的物質(zhì)帶電而產(chǎn)生的負(fù)電荷擴(kuò)散到空間中。由于從第三代電子 源取出的電子的運(yùn)動(dòng)能量接近于零，所以運(yùn)動(dòng)能量小的電子由污染物質(zhì)的帶電負(fù)電荷而受 到庫化斥力，不會(huì)進(jìn)入氣體空間，因此熒光放電燈管不放電。當(dāng)瞬時(shí)采用現(xiàn)有的放電氣體點(diǎn) 亮方式(瞬時(shí)施加高電壓)時(shí)，由于一部分帶電污染物質(zhì)消失，所以第三代電子源的電子侵 入氣體放電路徑中，實(shí)現(xiàn)氣體放電，但是其強(qiáng)度弱，經(jīng)過一段時(shí)間放電消失。即使實(shí)現(xiàn)氣體 放電，引起形成高頻電場(chǎng)的電源電路中流動(dòng)的電流也不改變，顯示了當(dāng)在外部電極熒光放 電燈上施加高頻時(shí)流動(dòng)的電源電流比氣體放電所需的電子流大很多的事實(shí)。該電源電流 (即電路的功率)由于構(gòu)成熒光膜的熒光體粒子的特性而發(fā)生顯著的改變。即，在同種類型 的熒光放電燈管中，一個(gè)熒光放電燈管的功耗w(瓦特)都是在w = 4 7(瓦特)的范圍 內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)熒光膜包含20%以上的沒有污染的熒光體粒子表面的低壓電子線致發(fā)光的CL 熒光體時(shí)，電源電路中流動(dòng)的電流減小到一半以下。當(dāng)電源電路中流動(dòng)的電流在0.5A以 下時(shí)，外部電極熒光放電燈管通過瞬時(shí)從電源施加高頻而被點(diǎn)亮。陽極光柱內(nèi)參與發(fā)光的 電子在放電路徑中沒有消失而被重復(fù)使用(10次)，所以每單位時(shí)間所需的電子數(shù)大量減 少。激勵(lì)的氣體放電時(shí)還原為氣體原子，具有再激勵(lì)的機(jī)會(huì)。由電子的非彈性碰撞導(dǎo)致的氣 體激勵(lì)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上作為置換型抽樣而處理?？紤]到這種情況，計(jì)算每單位時(shí)間與氣體激勵(lì) 相關(guān)的最大電子數(shù)(電流)時(shí)，是在電源電路輸入側(cè)測(cè)量的電源電流的千分之一左右( 1mA)。由該電子數(shù)在單位時(shí)間激勵(lì)的氣體原子數(shù)在每單位放電空間內(nèi)是個(gè)左右。激勵(lì) 氣體釋放一個(gè)UV光子之后恢復(fù)到基礎(chǔ)狀態(tài)。氣體內(nèi)釋放的UV光由熒光膜變換為可視光，但 是其量子效率在實(shí)際熒光膜中是1，所以激勵(lì)氣體數(shù)相當(dāng)于從熒光膜釋放的光子數(shù)。從熒光 放電燈每單位放電空間發(fā)射的個(gè)左右的可視光的光子數(shù)就是作為將房間照亮成白天 亮度的光源的充足的光子數(shù)。通過以上計(jì)算，得到以下事實(shí)，在外部電極型熒光放電燈管中 流動(dòng)的電流主要取決于外部電極熒光放電燈管內(nèi)形成的高頻電場(chǎng)所需的電源電流，不是激 勵(lì)氣體原子的電子數(shù)。本發(fā)明人等通過上述計(jì)算和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了，在討論熒光放電燈管的放電上，在放電管內(nèi)移動(dòng)的電子數(shù)和形成高頻電場(chǎng)的電源電流的差實(shí)現(xiàn)的重要的角色，并且 得知，為了得到省電的熒光放電燈管，需要優(yōu)選地在熒光放電燈內(nèi)形成高頻電場(chǎng)的熒光膜。由于外部電極型熒光放電燈管消耗的功率受到熒光膜的電氣特性的影響而決定， 所以可以通過選擇熒光膜而將外部電極型熒光放電燈管的功耗最低化。另外，由于外部電 極型熒光放電燈管的功耗由于熒光膜的污染程度而改變，所以即使使用相同種類的熒光體 粉，而制造分組不同時(shí)，將外部電極型熒光放電燈管點(diǎn)亮的功率也發(fā)生改變。進(jìn)一步地，使 用相同種類的熒光體，熒光膜發(fā)光的顏色改變，點(diǎn)亮功率也改變。即使使用同一混合熒光體 粉，每個(gè)外部電極型熒光放電燈管的點(diǎn)亮功率也會(huì)有一點(diǎn)改變?？紤]到在熒光放電燈制造 時(shí)的產(chǎn)品管理中熒光體粒子表面的污染必然存在變化?？芍?，在所述的外部電極型熒光放電燈管中的從第三代電子源流入高頻電場(chǎng)中的 電流中，由于在與電源電路連接的外部電極和外部電極型熒光放電燈管內(nèi)的氣體之間插入 電氣絕緣體，所以在氣體空間中參與放電的電子不由電源電路直接提供，而是在氣體空間 中自己供應(yīng)。當(dāng)連接到電極時(shí)，在電源電路中流動(dòng)的是形成高頻電場(chǎng)所需的功率，其所需的 電流由點(diǎn)亮電源電路檢測(cè)。在現(xiàn)有的熒光放電燈管的氣體放電中，形成高頻電場(chǎng)所需的功 率與參與氣體放電的電子流不可分離，最佳地實(shí)現(xiàn)注入電子和氣體原子的激勵(lì)次數(shù)。本發(fā) 明人等通過使用上述的第三代電子源，在點(diǎn)亮熒光放電燈管時(shí)在電流電路中流動(dòng)的形成高 頻電場(chǎng)所需的功率和參與氣體放電的電子流可以分離。這是在熒光放電燈管的氣體放電的 研究上的重大發(fā)現(xiàn)。討論用于點(diǎn)亮熒光放電燈管的電源電路的尺寸。在現(xiàn)有的金屬電極熒光放電燈管 中，如果從金屬電極抽出的電子的運(yùn)動(dòng)能量不比充滿氣體空間的氣體原子的最外層電子產(chǎn) 生的負(fù)電場(chǎng)大，則抽出電子不能進(jìn)入氣體原子空間中，則氣體放電的點(diǎn)亮存在困難。在使用 金屬電極的熒光放電燈管的點(diǎn)亮中起主要作用、復(fù)雜、占大量體積的電源電路的工藝，在使 用第三代電子供應(yīng)源的熒光放電燈管中是不需要的。因此，從電源電路中去除了點(diǎn)亮所需 的不必要的主要電路，僅此電源電路的功耗就變成現(xiàn)有的五分之一以下。隨之，電源電路裝 置的體積變成現(xiàn)有的熒光放電燈管的五分之一以下，可以容納在小空間中。同時(shí)，電源電路 的制造單價(jià)也降低了很多。以下說明使用第三代電子源時(shí)，在外部電極熒光放電燈管中形成的高頻電場(chǎng)根據(jù) 熒光膜的電氣特性有很大的變化。為了減少外部電極熒光放電燈管中的高頻形成功率，構(gòu) 成熒光膜的熒光體粒子的電氣特性是重要的。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熒光膜包含30重量％左 右的由低壓電子線致發(fā)光的電子線致發(fā)光(CL)熒光體，包含70重量％的在光致發(fā)光(PL) 下稍微更亮地發(fā)光的PL熒光體時(shí)，在外部電極熒光放電管中的形成高頻電場(chǎng)的功率最小。 即，外部電極熒光放電燈管的點(diǎn)亮功率最低。點(diǎn)亮功率根據(jù)藍(lán)色和綠色發(fā)光熒光體粒子的 表面狀態(tài)而改變。在稀土類熒光體內(nèi)將氧化釔熒光體用于紅色熒光體時(shí)，電子線致發(fā)光的 臨界電壓是110V，所以當(dāng)使用該紅色混合稀土類熒光體粉制作熒光膜時(shí)，且氧化釔紅色熒 光體粉使用的多時(shí)，熒光放電燈管的點(diǎn)亮功率降低。構(gòu)成電燈泡顏色的熒光體粉不使用氧 化釔熒光體，而使用其他的紅色成分的熒光體(臨界電壓高的)，所以增加了電源電路的電 流。為了降低電源電路的電流，氧化釔紅色熒光體的臨界發(fā)光電壓IlOV仍然過高。當(dāng)混合 在20V左右發(fā)光的CL熒光體時(shí)，由于CL熒光體的效果，電源電路的電流最小。作為這樣的CL熒光體，包括ZnO低壓CL熒光體(臨界電壓IOeV)。當(dāng)使用由包含30重量％的SiO熒光體的未表面處理的白色發(fā)光巴龍磷酸鈣熒光體而形成的熒光膜時(shí)， 即使細(xì)管的熒光放電燈管也能夠發(fā)出明亮的光。在本發(fā)明中使用的外部電極型熒光放電 燈管中，為了照明而使用包含30重量％的ZnO低壓CL熒光體的白色發(fā)光巴龍磷酸鈣熒光 體。在存在現(xiàn)色性問題的熒光放電燈管中，使用在現(xiàn)有的稀土類混合熒光體中再添加10重 量％的ZnO低壓CL熒光體而構(gòu)成的熒光膜時(shí)，獲得發(fā)光的顏色不改變、形成高頻的功率降 低的熒光膜。此外，當(dāng)在白色發(fā)光巴龍磷酸鈣熒光體中混合20重量％的氧化釔紅色熒光體 時(shí)，獲得現(xiàn)色性改善的便宜的熒光膜。一個(gè)外部電極熒光放電燈管的點(diǎn)亮功率(包含驅(qū)動(dòng)電路)在通常的具有金屬電極 的熒光放電燈的點(diǎn)亮所需的電源電路的功耗的二分之一以下。在集成熒光放電燈的情況 下，將功耗小的一個(gè)外部電極熒光放電燈管點(diǎn)亮，進(jìn)一步地在其周圍放置由其他的同種熒 光膜形成的外部電極熒光放電燈管時(shí)，在第二個(gè)外部電極熒光放電燈管內(nèi)也感應(yīng)出高頻電 場(chǎng)。當(dāng)并聯(lián)電連接兩個(gè)外部電極熒光放電燈的電極時(shí)，第二個(gè)熒光放電燈管也被點(diǎn)亮，發(fā)出 與第一個(gè)外部電極熒光放電燈管相同亮度的光。并且，當(dāng)在電源輸入側(cè)測(cè)量電源電路中流 動(dòng)的功率時(shí)，僅比由一個(gè)外部電極熒光放電燈管點(diǎn)亮消耗的功率增加一點(diǎn)。進(jìn)一步地，當(dāng)由 同種熒光膜形成的外部電極熒光放電燈管數(shù)增加為第三、第四時(shí)，并聯(lián)連接的外部電極熒 光放電燈管的任何一個(gè)都發(fā)出相同亮度的光。實(shí)施例下面，結(jié)合附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的線圈電極熒光放電燈的實(shí)施例。圖1為線圈電極熒光放電燈的結(jié)構(gòu)圖。圖2為線圈電極的簡要截面圖。該熒光放 電燈管1由在內(nèi)表面上形成熒光膜8、兩端被密封的玻璃管2，卷繞狀配置在玻璃管2的兩 端外周上的線圈電極3、4，和由來自商用電源7的供應(yīng)電源產(chǎn)生高頻電壓的高頻電源6構(gòu) 成。玻璃管2的內(nèi)部形成作為空腔的填充放電氣體的放電空間。在玻璃管2的內(nèi)部填充構(gòu) 成放電氣體的氬(Ar)氣，并且密封入汞(Hg)滴。線圈電極3、4通過將電線卷繞在玻璃管 外周表面左右端部上四圈而構(gòu)成，是放電空間絕緣型電極中的一種。如圖2的2B所示，各 線圈電極由在電線9外圍涂布絕緣層10而形成的絕緣涂層電線構(gòu)成，終端為開放端，卷線 側(cè)作為電壓施加線5連接到高頻電源6的輸出側(cè)上。線圈電極3、4使用瓷漆涂層電線或乙 烯樹脂涂層電線。由于使用線圈電極3、4作為外部電極，所以與帽子電極和電極膜相比，只 需要在玻璃管端部進(jìn)行卷繞，所以制造簡單。在如上構(gòu)成的線圈電極熒光放電燈中，通過在線圈電極3、4上施加由高頻電源6 產(chǎn)生的高頻電壓，可以使上述放電氣體放電而點(diǎn)亮。如圖2的OA)所示，形成在玻璃管2 內(nèi)表面上的熒光膜8在線圈電極3、4的相對(duì)表面上延伸，將該延伸部分稱為熒光體粒子層 11、12。熒光膜8由PL熒光粉和CL熒光粉的混合熒光體形成。在面對(duì)放電空間的熒光膜 8的表面上沿管軸方向分散地配置PL熒光體粒子。以下說明在線圈電極熒光放電燈1中的第三代電子源和陽離子源的動(dòng)作。在由高 頻電源6施加的高頻電壓的瞬時(shí)，在線圈電極3上施加正電位，在線圈電極4上施加負(fù)電 位。此時(shí)，熒光體粒子層11、12由絕緣體構(gòu)成，其在相反的極性下電介質(zhì)極化。S卩，與線圈 電極3相對(duì)的熒光體粒子層11在負(fù)正下進(jìn)行電介質(zhì)極化，與線圈電極4相對(duì)的熒光體粒子 層12在正負(fù)下進(jìn)行電介質(zhì)極化。在熒光體粒子層12上電介質(zhì)極化的正電荷的電位比線圈 電極3的正電位高幾倍。作為放電氣體的Ar由高頻電場(chǎng)離子化，構(gòu)成e—和Ar+，e由于庫侖引力而積累在管內(nèi)正電位最高的熒光體粒子11側(cè)而形成電子源，該電子源構(gòu)成本發(fā)明 中的第三代電子源。相反地，Ar+由于庫侖引力而在線圈電極4側(cè)積累在管內(nèi)負(fù)電位最高 的熒光體粒子12側(cè)而形成陽離子源。電子源的電子e_朝向陽離子源，不消滅地與放電空 間內(nèi)的氣體原子反復(fù)非彈性碰撞，一邊描繪電子軌道，一邊前進(jìn)，從而與Ar+結(jié)合而還原為 中性的Ar。在本發(fā)明中，由于不從外部電路注入電子，所以完全不會(huì)發(fā)生電極電壓下降，從 而就能夠降低這部分消耗的功率。此外，線圈電極3、4由玻璃管壁與氣體空間隔離，所以沒 有陽離子碰撞，從而不會(huì)產(chǎn)生飛濺，實(shí)現(xiàn)了壽命的增加。也就是說，在本發(fā)明中能夠?qū)崿F(xiàn)消 除電極電壓下降和消除飛濺。研究根據(jù)本發(fā)明的線圈電極熒光放電燈中的各種電極形成條件。圖3示出高頻電源6的一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極3、4的圈數(shù)η的關(guān)系。在該 實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量當(dāng)圈數(shù)η變?yōu)?、5、10時(shí)的一次側(cè)功率。作為具有線圈電極的熒光放電燈管， 顯示了將使用安裝內(nèi)部電極的熒光放電燈管改變?yōu)榫€圈電極熒光放電燈的例子(參考圖 (3Α) (3C))，以及將壽命耗盡而廢棄的安裝內(nèi)部電極的熒光放電燈管改變?yōu)榫€圈電極熒 光放電燈的例子(參考圖(3D) (3F))。絕緣涂層電極的金屬電極的直徑變?yōu)?.26、0.5、 0.8、1.6Φ(πιπι)。圖(3Α) (3C)示出點(diǎn)亮初期時(shí)的功率、30分鐘后、60分鐘后的功率。圖 (3D) (3F)示出次品中的點(diǎn)亮初期、30分鐘后、60分鐘后的功率。根據(jù)圖3的測(cè)量結(jié)果可知，在一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極3、4的圈數(shù)η之間，在 點(diǎn)亮后隨著時(shí)間的變化保持線性關(guān)系。也就是說，在線圈電極熒光放電燈是一個(gè)的情況下， 獲得測(cè)量相對(duì)于各電線直徑，電線圈數(shù)η變?yōu)?、5、10時(shí)的一次側(cè)功率的結(jié)果，近似式為Wln =S1^bnXnOvbn 常數(shù))。上述一次側(cè)功率與圈數(shù)η具有近似的線性關(guān)系是本發(fā)明人等最 先發(fā)現(xiàn)的事實(shí)。確定上述近似的線性關(guān)系由于線徑d而改變，線徑d不同則一次側(cè)功率Wln 僅存在AW的幅度偏移。函數(shù)關(guān)系和偏移幅度ΔW將在下面采用圖6進(jìn)行詳細(xì)地描述。圖4示出高頻電源6的一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極用電線的線徑d的關(guān)系。 在該實(shí)驗(yàn)中，在線徑d變?yōu)?. 26,0. 5,0. 8、1. 6Φ (mm)時(shí)，測(cè)量交流電源6的一次側(cè)功率。 與圖3的實(shí)驗(yàn)相同地，圈數(shù)η變?yōu)?、5、10，示出卷繞線圈電極的新的熒光放電燈管(參考 圖(4Α))，以及將壽命耗盡的熒光放電燈管改變?yōu)榫€圈電極熒光放電燈管的例子(參考圖 (4Β))0圖(4Α)、(4Β)分別示出新品和將壽命耗盡的熒光放電燈管改變?yōu)榫€圈電極熒光放 電燈管在點(diǎn)亮60分鐘后的功率。通過該結(jié)果可知，得到在給出的圈數(shù)η的情況下，與改變 前后的熒光放電燈管沒有關(guān)系、一次側(cè)功率Wln(W)穩(wěn)定的點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。即，可知一次側(cè)功 率Wln (W)幾乎不取決于線徑d。圖5是以卷繞成線圈的金屬線的直徑d為參數(shù)，測(cè)量高頻電源6的一次側(cè)功率 Wln(W)和點(diǎn)亮?xí)r間t的關(guān)系的結(jié)果。在點(diǎn)亮?xí)r、30分鐘后、60分鐘后測(cè)量在卷繞成線圈的 金屬線的直徑d變?yōu)?. 26,0. 5,0. 8、1. 6Φ (mm)，圈數(shù)η變?yōu)?、5、10時(shí)表現(xiàn)的一次側(cè)功率變 化。與圖3和圖4的實(shí)驗(yàn)相同地，作為纏繞線圈電極的熒光放電燈管，示出改變新的熒光放 電燈管的情況(參考圖(5Α) (5D))，以及改變(再生)壽命耗盡的熒光放電燈管的情況 (參考圖(5Ε) (5Η))。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，新品和再生品由于線徑d和圈數(shù)η而具有 變化，但是在給出的d和η下一次側(cè)功率沒有很大的變化，而得到穩(wěn)定的點(diǎn)亮驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。由圖6可知，當(dāng)使用單體的線圈電極熒光放電燈管時(shí)，研究點(diǎn)亮?xí)r的初期的一次 側(cè)功率Wln(由變量y表示)和圈數(shù)n(由變量χ表示)的變化，y和χ之間具有線徑關(guān)系?？芍哳l電源的一次側(cè)功率Wln取決于線徑d而改變，但是在給出的d中，一次側(cè)功率y 由圈數(shù)X的一次函數(shù)近似地表示。例如，在最小線徑(1 = 0^6Φ的情況下，得到由y = 1. 26x+2. 72表示的實(shí)驗(yàn)式。測(cè)量值的差異由最小二乘法確定合適性。在其他的d下的實(shí)驗(yàn) 式如圖6所記載。因此，基于實(shí)驗(yàn)式，當(dāng)確定線圈電極的圈數(shù)η時(shí)，可以確定高頻電源6的 一次側(cè)功率，并且可以簡單地進(jìn)行線圈電極熒光放電燈管的功耗的設(shè)計(jì)。相反地，可以配合 一次側(cè)功耗，而基于上述實(shí)驗(yàn)式，適當(dāng)?shù)卮_定上述線圈電極的圈數(shù)，從而簡單地進(jìn)行電極設(shè) 計(jì)。此外，如從圖6可知，根據(jù)一次側(cè)功率Wln(W)和線圈電極的圈數(shù)η的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，確 定了接下來的事實(shí)。S卩，當(dāng)圈數(shù)η在1 < η < 10的范圍內(nèi)，電線的線徑即截面直徑d(mm) 在0^6(mm) ^ d^ 1.6 (mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，一次側(cè)功率Wln的改變幅度AW在圈數(shù)η增 加的同時(shí)增大，差數(shù)n = 10時(shí)具有5(W)的最大偏移幅度。換句話說，上述一次側(cè)功率Wln 與上述近似式的值的最大偏移幅度為5 (W)。因此，可知在上述最大變化幅度的范圍內(nèi)，可以 適當(dāng)?shù)剡x擇高頻電源6的一次側(cè)功率，與此對(duì)應(yīng)地可以在上述范圍內(nèi)改變線徑d，所以形成 線圈電極的自由度大的事實(shí)。接下來，研究作為單體的線圈電極熒光放電燈的高頻電源6的二次側(cè)功率W2n(W) 的變化。圖7示出當(dāng)熒光放電燈為單體時(shí)，點(diǎn)亮?xí)r的初期的二次側(cè)功率W2n(由變量y表示) 和圈數(shù)n(由變量χ表示)的變化，得到y(tǒng)與χ的一次函數(shù)的實(shí)驗(yàn)式。例如，在(1 = 0^6Φ 的情況下，得到y(tǒng) = 0.25x-0. 12的實(shí)驗(yàn)式。在其他的d下的情況如圖7所記載。因此，二 次側(cè)功率也與一次側(cè)功率一樣滿足W2n = cn+dnXn(dn,dn 常數(shù))?；谠搶?shí)驗(yàn)式，可以根據(jù) 線圈電極的圈數(shù)，適當(dāng)?shù)卮_定高頻電源6的二次側(cè)功率，并且可以簡單地進(jìn)行線圈電極熒 光放電燈的功耗的設(shè)計(jì)。相反地，可以配合二次側(cè)功耗，基于上述近似式，適當(dāng)?shù)卮_定線圈 電極的圈數(shù)，從而簡單地進(jìn)行電極設(shè)計(jì)。此外，如從圖7可知，根據(jù)線圈電極用電極的線徑d和二次側(cè)功率W2n(W)的相關(guān)實(shí) 驗(yàn)，確定了接下來的事實(shí)。S卩，當(dāng)圈數(shù)η在1彡η彡10的范圍內(nèi)，電線的截面直徑d (mm)在 0. 26 (mm) ^d^ 1.6(mm)的范圍內(nèi)變化時(shí)，d增加時(shí)梯度變大。該事實(shí)是二次側(cè)功率Wai的 值根據(jù)d值而增加，d = 0. 26時(shí)的改變幅度Δ W在圈數(shù)η = 10時(shí)最大為0. 6 (W)。換句話 說，上述二次側(cè)功率W2n的上述實(shí)驗(yàn)式的值在相同圈數(shù)下，由d的值而增加0. 6(W)。因此， 可知在由上述d值導(dǎo)致的變化幅度AW的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)卮_定所述交流電源的二次側(cè) 功率，與此對(duì)應(yīng)地可以在上述范圍內(nèi)改變電線的截面直徑d?？芍?，線圈電極熒光放電燈的 線圈電極的選擇自由度大的優(yōu)點(diǎn)。如圖6和圖7可知，關(guān)于上述一次側(cè)功率Wln和二次側(cè)功率W2n成立的實(shí)驗(yàn)式任何 一個(gè)都與線徑d、線圈電極的圈數(shù)η和點(diǎn)亮?xí)r間t相關(guān)，相關(guān)的關(guān)系可以由通式W = f(d，n， t)表示。但是，由于已知與線徑d和時(shí)間t的關(guān)系比η的值小，所以可知上述可以大致以W = f(n)來表示。當(dāng)導(dǎo)入相關(guān)關(guān)系時(shí)，一次則的功率由Wln = an+bnXn表示，二次側(cè)的功率由 W2n = cn+dnXn表示。另外，圖6和圖7的實(shí)驗(yàn)式由一次函數(shù)表示，可知所述梯度比和《具 有比>《的關(guān)系。更詳細(xì)地，可知在bn/dn = 2 7的范圍內(nèi)。當(dāng)改變線圈電極熒光放電 燈的種類時(shí)，所述范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，利用此關(guān)系，可以根據(jù)線圈電極的圈數(shù)，更精確地 選擇高頻電源6的一次和二次側(cè)功率，相反地，可以配合一次和二次側(cè)功耗，最佳地確定線 圈電極的圈數(shù)。
作為上述線圈電極熒光放電燈的應(yīng)用，將說明由多個(gè)管構(gòu)成的集成熒光放電燈的 實(shí)施例。圖8示出并聯(lián)連接η個(gè)線圈電極熒光放電燈而施加交流電源6的二次側(cè)電壓以同 時(shí)點(diǎn)亮的集成線圈電極熒光放電燈。在各玻璃管14a、14b 14η的各兩端上，形成由絕緣
涂層電線構(gòu)成的線圈電極對(duì)15a和16a.....15r!和16η，在各線圈電極對(duì)上通過電壓施加
線13提供二次側(cè)電壓。在這種情況下，相對(duì)于電壓施加線13，并聯(lián)連接各線圈電極熒光放 電燈管的線圈電極。圖9示出將一個(gè)線圈電極的電線的一端側(cè)作為另一個(gè)放電燈的線圈電極的起始 端側(cè)，由一根絕緣涂層電線連續(xù)地卷繞在各放電燈上而并聯(lián)的集成線圈電極熒光放電燈。 在各玻璃管17a、17b 17η的各兩端上，形成線圈電極對(duì)18a和19a、· · ·、18n和19η，在各 線圈電極對(duì)上通過電壓施加線21提供二次側(cè)電壓。在這種情況下，將由絕緣涂層電線構(gòu)成 的電壓施加線21用于各線圈電極的電線，由單根電線并聯(lián)連接集成線圈電極熒光放電燈。在圖10和圖11中，研究了在由多個(gè)線圈電極熒光放電燈構(gòu)成的集成線圈電極熒 光放電燈中，高頻電源6的一次側(cè)功率Win(W)和二次側(cè)功率W2n(W)相對(duì)于熒光放電燈的組 成個(gè)數(shù)(下面稱為熒光燈管個(gè)數(shù))的變化，其中包含對(duì)單個(gè)線圈電極熒光放電燈的研究。圖10示出在圖8的并聯(lián)連接方式下的集成線圈電極熒光放電燈的功率測(cè)量結(jié)果。 在該測(cè)量中，采用并聯(lián)連接八個(gè)線圈電極熒光放電燈而集成的線圈電極熒光放電燈。圖 (IOA)示出序號(hào)1-8的熒光燈單體在點(diǎn)亮初期的一次側(cè)功率Win(W)和二次側(cè)功率W2n(W)。 單體的各線圈電極熒光燈管的功耗基本上沒有變化。圖(IOB)示出在將圖(IOA)中示出的線圈電極熒光燈管并聯(lián)連接而增加集成數(shù)量 (上限為8)的情況下，點(diǎn)亮初期的一次側(cè)功率Win(W)和二次側(cè)功率W2n(W)。當(dāng)熒光燈管的 個(gè)數(shù)(由變量χ表示)增加時(shí)，一次側(cè)功率Win (W)和二次側(cè)功率ff2N(W)(由變量y表示)隨 之增加，表現(xiàn)出線性相關(guān)性。一次側(cè)功率y相對(duì)于線圈電極熒光燈管個(gè)數(shù)N的實(shí)驗(yàn)式由y =1. 67x+4. 78表示。二次側(cè)功率y的實(shí)驗(yàn)式由y = 0. 23χ-0. 13表示。圖11示出由圖9中的一個(gè)電線形成的連接方式構(gòu)成的集成線圈電極熒光放電燈 管而得到的Win和Wffl的測(cè)量結(jié)果。示出了當(dāng)線圈電極熒光放電燈管數(shù)量N為1、2、3(總數(shù) 為3)時(shí)，高頻電源6的一次側(cè)功率Win和二次側(cè)功率Wffl的變化。在這種情況下，一次側(cè) 功率Win(W)和二次側(cè)功率W2n(W)也表現(xiàn)與集成線圈電極熒光放電燈的線圈電極熒光放電 燈管數(shù)量η的一次函數(shù)關(guān)系。即，一次側(cè)功率y相對(duì)于線圈電極熒光放電燈管數(shù)量X，滿 足y = 5.76X+0.04。此外，二次側(cè)功率y相對(duì)于線圈電極熒光放電燈管數(shù)量x，滿足y = 0. 94χ-0. 34ο接下來，整理圖10和圖11的測(cè)量結(jié)果。關(guān)于一次側(cè)功率，滿足近似式Win = aN+bNXN(aN, bN 常數(shù))，所以基于該一次側(cè)功率的近似式，可以通過將N個(gè)線圈電極熒光放 電燈管并聯(lián)連接，而實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)出高亮度光的集成線圈電極熒光放電燈管。同樣地，關(guān)于交 流電源6的二次側(cè)功率，也滿足近似式ff2N = cN+dNXN(cN, dN 常數(shù))，所以基于該二次側(cè)功 率的近似式，或者結(jié)合上述一次側(cè)功率的近似式，可以通過將N個(gè)線圈電極熒光放電燈管 并聯(lián)連接，而實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)出高亮度光的集成線圈電極熒光放電燈。并且，在集成的線圈電極 熒光放電燈管的情況下，所述梯度bN和dN也具有bN > dN的關(guān)系。在圖10和圖11的具體 例子中，bN/dN = 5 7，如果熒光燈的種類改變，該范圍會(huì)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大。利用此關(guān)系，可以根據(jù)構(gòu)成熒光放電燈的管數(shù)，更精確地選擇一次和二次側(cè)功率，相反地，可以配合一次和二 次側(cè)功耗，最佳地調(diào)整構(gòu)成熒光放電燈的數(shù)量。這里比較檢驗(yàn)了各公司的熒光燈的集成線圈電極熒光放電燈管的二次側(cè)電壓。圖 12示出在多個(gè)市場(chǎng)上的內(nèi)部電極型熒光放電燈和其所使用的高頻電源中由線圈電極構(gòu)成 的集成熒光放電燈的情況下的二次側(cè)功率變化。在M公司制造的內(nèi)部電極型熒光放電燈上 施加線圈電極，并使用M公司的高頻電源的情況下，二次側(cè)功率y相對(duì)于線圈電極熒光放電 燈管數(shù)X，滿足y = 0. 42x-0. 22。在A公司制造的內(nèi)部電極型熒光放電燈管上施加線圈電 極，并且電源也使用A公司的電源的情況下，二次側(cè)功率y相對(duì)于線圈電極熒光放電燈管數(shù) χ，滿足y = 0. 23x-0. 13。各公司的熒光燈的梯度dN不同的理由可能是各公司的熒光燈的 熒光膜材料不同。因此，通過選擇給出小梯度dN的熒光膜材料，可以起到進(jìn)一步省電的效 果。因此，與在圖10和圖11中示出的測(cè)量結(jié)果相同地，確定各公司的熒光燈的二次側(cè)功率 與構(gòu)成的熒光放電燈數(shù)具有線性關(guān)系。同時(shí)，意味著各公司的熒光燈的一次側(cè)功率也具有 線性關(guān)系。由此，在通過使其他公司的市場(chǎng)上的合格的內(nèi)部電極型熒光放電燈和廢棄品再 生而構(gòu)成集成熒光放電燈管的情況下，基于上述線性關(guān)系，也可以通過將N個(gè)線圈電極熒 光放電燈管并聯(lián)連接，而實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)出高亮度光的集成線圈電極熒光放電燈管。上述圖8和圖9的集成熒光放電燈具有平面型并聯(lián)配置各線圈電極熒光放電燈的 結(jié)構(gòu)，所以最適用于配置在天花板或壁面上的照明用平面型光源。此外，它作為光源，沒有 浪費(fèi)空間的部分，所以有利于室內(nèi)房屋設(shè)計(jì)的多樣性。進(jìn)一步地，該平面型光源可適用于液 晶如液晶背光燈的平板型光源。圖13示出在熒光放電燈收納部22內(nèi)通過間隔件(未圖示)僅間隔規(guī)定間隙地將 七個(gè)線圈電極熒光放電燈管23配置成束狀而集成的大型燈結(jié)構(gòu)的集成熒光放電燈。在各 線圈電極熒光放電燈管23的兩端上具有線圈電極M、25。設(shè)置在七個(gè)線圈電極熒光放電燈 管23左右端上的線圈電極M、25經(jīng)由并聯(lián)連接部(未圖示)連接到電壓施加線20上，高 頻電源6的高頻電壓并聯(lián)地施加到各線圈電極熒光放電燈管23上。該集成型熒光放電燈 通過將多個(gè)線圈電極熒光放電燈管23配置成束狀，使得在間隙內(nèi)積累來自各線圈電極熒 光放電燈管23的輻射熱量，從而防止由于各線圈電極熒光放電燈管23內(nèi)部冷空氣的對(duì)流 而導(dǎo)致冷卻，具有保持適當(dāng)溫度的作用。如上所述，在線圈電極熒光放電燈23的內(nèi)部，作為放電氣體，包含Ar氣和Hg滴。 Ar氣一直以氣體狀態(tài)存在，Hg在室溫下有少量蒸發(fā)，多以汞滴形式存在。在Ar氣中以氣體 存在的Hg原子被激勵(lì)時(shí)，產(chǎn)生使熒光放電燈管的熒光膜發(fā)光的2Mnm紫外線。因此，通過 Hg滴在Ar氣中蒸發(fā)的量來改變254nm紫外線的強(qiáng)度。其中，通過使Ar氣的溫度上升來進(jìn) 行控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)Hg蒸氣壓在0.7Pa 1.5Pa左右時(shí)，得到最佳的輸出光。在放電手 冊(cè)等中，其最佳溫度范圍是40°C 45°C，但是根據(jù)本發(fā)明人等的研究，即使上升到70°C左 右也沒有問題。在高溫時(shí)，由于介入了 365nm的紫外線量，2Mnm的紫外線量也增加，所以來 自熒光膜的PL亮度顯著增加。溫度的上限是70°C左右。在一個(gè)熒光放電燈管中，放電管表 面與冷空氣接觸，并且由于空氣對(duì)流一直釋放熱量。為了防止放電管的冷卻而維持在最佳 溫度，必須施加使Ar氣中一直產(chǎn)生與釋放的熱量相當(dāng)?shù)臒崃康墓β?。在現(xiàn)有的熒光放電燈 管的驅(qū)動(dòng)中，以冷卻損失的熱量加熱Ar氣。換句話說，熒光放電燈管消耗的功率僅僅是用 于浪費(fèi)的對(duì)應(yīng)于釋放的熱量的功率。在熒光放電燈管內(nèi)產(chǎn)生的熱使氣體原子離子化。為了將氣體原子離子化，需要將放電燈內(nèi)的電子的運(yùn)動(dòng)能量加速到離子化電壓以上，這需要在 放電燈管電極上施加MHz的高頻電場(chǎng)或施加高壓。在本實(shí)施方式中，通過將熒光放電燈管配置為束狀，使熒光放電燈管相互保熱，進(jìn) 一步地通過收納在將熒光放電燈收納管22內(nèi)，使得起保溫作用地束狀配置的熒光放電燈 管內(nèi)的氣體溫度迅速上升到最佳的溫度，并且可以使氣體空間中的汞蒸氣壓為最佳值。圖14是說明在本發(fā)明中導(dǎo)入熒光膜表面上的電子動(dòng)作由于熒光膜的電荷狀態(tài)而 改變的形態(tài)的模式圖。在圖14中解釋了對(duì)FL管(熒光放電燈管)內(nèi)的氣體放電產(chǎn)生影響 的熒光膜的四種電荷狀態(tài)和電子軌道的變化。圖14(A)是在玻璃管2的內(nèi)壁表面上涂布市 場(chǎng)上的用于放電燈(PL)的熒光體粉而形成的熒光膜27的部分圖。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上 的PL用熒光體的全部粒子從制造時(shí)就保持著持續(xù)性內(nèi)部極化(PIP)，則假定在粒子外具有 PIP的負(fù)電荷(大約150V)電場(chǎng)。因此，使用市場(chǎng)上的PL熒光體而形成的熒光膜27的上表 面由PIP負(fù)電荷覆蓋。這樣，當(dāng)來自初始速度接近零的電子源的電子e接近時(shí)，電子e由于 PIP負(fù)電場(chǎng)而受到靜電斥力，不會(huì)進(jìn)入到熒光膜上。不僅僅是這樣，由于氣體空間充滿由填 充氣體原子最外層的外層電子而產(chǎn)生的負(fù)電場(chǎng)，該電場(chǎng)強(qiáng)度是105V/cm，所以電子e也不進(jìn) 入氣體空間。因此，氣體原子不放電，即氣體放電沒有被點(diǎn)亮。在圖14(B)中，可以容易地將初始速度接近于零的電子導(dǎo)入使用熒光體粒子不具 有PIP的熒光體而構(gòu)成的熒光膜觀上，由箭頭示出了導(dǎo)入電子在熒光膜表面上傳導(dǎo)的狀 態(tài)。根據(jù)各種檢驗(yàn)的結(jié)果，作為不具有PIP的熒光體，具有在15V以下的低電子線照射下發(fā) 光的CL熒光體。代表性的熒光體發(fā)出綠白色的光，或者包括在390nm下具有尖端的尖銳 的線狀發(fā)光的氧化鋅(SiO)熒光體，不使用鈉化鹽作為溶劑而構(gòu)成的發(fā)出藍(lán)色光的硫化鋅 (ZnSAg:Cl)熒光體，發(fā)出綠色光的硫化鋅(aiS:Cu:Al)熒光體，以及在特殊條件下構(gòu)成的 MgO粒子。當(dāng)將照射熒光膜的電子的能量上升到120V時(shí)，采用通過過量的氧化鋅制造的硅 酸鋅(Zn2SiO4 = Mn)熒光體，將表面進(jìn)行化學(xué)蝕刻而形成的硫酸釔(Y2O2SEu或Tb)熒光體， 沒有使用溶劑而形成的氧化釔(Y2O3 = Eu或Dy)熒光體，以及使用溶劑而使粒徑變大之后、用 酸去除表面析出的溶劑而清潔表面得到的氧化釔熒光體等。圖14(B)的例子示出由ZnO熒 光體構(gòu)成熒光膜的情況。進(jìn)入到熒光膜表面上的低速電子沒有PIP負(fù)電場(chǎng)，所以容易進(jìn)入 到熒光膜上，并且通過放電管另一端上的陽離子源B的電場(chǎng)加速，沿一個(gè)方向向熒光膜表 面前進(jìn)，不與氣體原子碰撞，當(dāng)?shù)竭_(dá)陽離子源B時(shí)與其再結(jié)合而還原成氣體原子。能夠計(jì)算 出在一般FL管(管長50cm)中沿一個(gè)方向前進(jìn)的電子軌道上氣體原子存在的概率。該值是 10-6，因此沿一個(gè)方向前進(jìn)的加速電子與氣體原子碰撞的概率可以認(rèn)為是零。所以，由表面 傳導(dǎo)的電子不會(huì)導(dǎo)致氣體原子發(fā)光。在由CL熒光體構(gòu)成的熒光膜表面上沿一個(gè)方向傳導(dǎo) 的電子的檢測(cè)是這樣的，當(dāng)使施加電場(chǎng)的半個(gè)周期為零電位，而在熒光膜上專門實(shí)現(xiàn)與熒 光膜的碰撞時(shí)，電子在熒光膜突起的陰極側(cè)的側(cè)面上周期地產(chǎn)生碰撞，從而產(chǎn)生明亮的CL 發(fā)光，但是電子在陽極側(cè)的側(cè)面上沒有碰撞，所以不發(fā)光。因此，通過肉眼觀察就可以確定 此事實(shí)。圖14(C)示出為了確定上述發(fā)現(xiàn)，在熒光放電燈管的熒光膜的小面積終端上涂布 ZnO熒光體粒子觀(無PIP)，在剩下的大面積上由市場(chǎng)上的排列有PL熒光體粒子的熒光膜 27(有PIP)涂布在熒光放電管內(nèi)壁面上。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先在玻璃內(nèi)壁表面上涂布市場(chǎng)上的PL 熒光體粒子，并通過干燥灰化粘合劑。在由柔軟的布擦拭玻璃端的熒光膜之后，將ZnO熒光體粒子觀涂布在擦拭后的玻璃內(nèi)表面上。通過干燥灰化粘合劑。通過此方法，制成圖14 (C) 的熒光膜。由該熒光膜構(gòu)成的熒光放電燈管的特征是，當(dāng)熒光放電燈管變長時(shí)，在Ar氣體 中移動(dòng)的電子由于離電極端較遠(yuǎn)，所以受到強(qiáng)大的PIP作用，結(jié)果陽極光柱徑變窄，熒光放 電燈管的中心部分變暗。從而，為了使中心部發(fā)出明亮的光，使施加在電極上的電位增加， 所以增加了功耗。在該熒光膜上設(shè)置本發(fā)明的電子源，并導(dǎo)入初始速度接近零的電子。電子在排列 有ZnO熒光體粒子觀的區(qū)域被加速，使其具有能夠激勵(lì)氣體原子的能量。加速電子不能進(jìn) 入市場(chǎng)上在售的熒光膜27，電子軌道彎曲而進(jìn)入氣體空間。進(jìn)入氣體空間的電子與氣體原 子非彈性碰撞，激勵(lì)氣體原子，從而點(diǎn)亮氣體空間的放電。該現(xiàn)象構(gòu)成熒光放電燈管的氣體 放電的瞬時(shí)點(diǎn)亮。非彈性碰撞的電子沒有從氣體空間消失，而是利用高頻波，從高頻電場(chǎng)獲 得適當(dāng)?shù)哪芰浚瑥亩ㄟ^非彈性碰撞激勵(lì)下一個(gè)氣體原子。與沿放電路徑傳播的高頻波共 振的電子一邊通過該反復(fù)而激勵(lì)氣體原子，一邊在放電管中移動(dòng)，直到移動(dòng)到管端，最后， 與離子結(jié)合而消失。當(dāng)用我們的眼睛觀察與高頻波共振而在熒光放電管中移動(dòng)的電子時(shí)， 觀察到的是熒光放電燈管以均勻的強(qiáng)度發(fā)光的熒光膜。在放電路徑中移動(dòng)的電子通過加速而具有能量，從而與氣體原子非彈性碰撞。非 彈性碰撞的電子的軌道方向是隨機(jī)的。在沿隨機(jī)方向散亂的電子中，存在具有接近熒光膜 機(jī)會(huì)的電子，但是由于熒光膜中存在PIP26的負(fù)電荷，所以電子不能接近熒光膜，而返回到 陽極光柱內(nèi)。造成與高頻波共振的氣體原子發(fā)光的電子的活動(dòng)范圍不是氣體放電管的整個(gè) 空間，而是限定在與熒光膜保持一定距離的放電管的中心的氣體空間內(nèi)，是形成在PIP鞘 沈上的陽極光柱。氣體原子是電中性的，不受電場(chǎng)和電荷的影響，在放電管內(nèi)均勻濃度地 分布。在陽極光柱發(fā)出的光是電子從氣體原子的激勵(lì)能級(jí)向基礎(chǔ)能級(jí)遷移而產(chǎn)生的，并且 發(fā)出的光允許被氣體原子吸收。在這種情況下，陽極光柱內(nèi)發(fā)出的光被處于陽極光柱和熒 光膜之間的氣體原子吸收，到達(dá)熒光膜的是被吸收后的余量。在熒光放電燈的情況下，利用 低壓Hg蒸氣發(fā)光。由于發(fā)光是電子從Hg的激勵(lì)能級(jí)6p向基礎(chǔ)能級(jí)6s遷移，所以由在陽 極光柱和熒光膜之間的Hg蒸氣接收。由于光是沒有電荷的粒子，所以不受PIP的影響，僅 在陽極光柱和熒光膜之間的Hg蒸氣吸收后的余量到達(dá)熒光膜。相當(dāng)于由巴龍磷酸鈣熒光 體形成熒光膜的情況。由于巴龍磷酸鈣熒光膜的PIP強(qiáng)度即使在管徑小的情況下也不會(huì)改 變，所以陽極光柱的直徑縮小。結(jié)果，由巴龍磷酸鈣熒光膜形成的熒光放電燈管在管徑細(xì)時(shí) 發(fā)出的光明顯減少。為了增加給出的熒光放電燈管中的到達(dá)熒光膜的紫外線量，優(yōu)選地不 用PIP負(fù)電荷覆蓋熒光膜。即，優(yōu)選地不形成PIP鞘。進(jìn)一步地，可以確定下面的事實(shí)。由 于熒光體粒子是具有大的光折射率的粒子，所以一部分紫外線沖入排列在熒光膜表層上的 熒光體粒子中，在發(fā)光中心被直接吸收而發(fā)出可視光。由表層粒子反射的紫外線變成漫射 光，沖入位于熒光膜深處的熒光體粒子，從而位于深處的熒光體粒子也發(fā)出光。以最合適的 層數(shù)形成熒光膜。最后，如圖14(D)所示，在玻璃管內(nèi)表面上交替地排列具有PIP的市場(chǎng)上的PL熒 光體27和沒有PIP的低壓CL熒光體觀。發(fā)現(xiàn)PIP^的作用大大減小，氣體放電的激勵(lì)早， 陽極光柱擴(kuò)大，從而亮度增加。在此，需要選擇低壓CL熒光體25。低壓CL熒光體25的替 補(bǔ)已經(jīng)在前面描述了。這些熒光體中的任何一個(gè)都可以使用，沒有限制。在市場(chǎng)上的這些 熒光體中，所謂的表面處理是在表面上附著絕緣體的微細(xì)粒子。在其他情況下，在熒光體制造時(shí)處理不充分，會(huì)在粒子表面留下殘留物。從陽極光柱由于散亂而照射到熒光體粒子上 的電子進(jìn)入熒光體粒子內(nèi)，從熒光體粒子釋放出次級(jí)電子到真空中。此時(shí)，在熒光體粒子中 剩下空穴。該空穴和次級(jí)電子在真空中結(jié)合，在與具有金屬陰極時(shí)相同的機(jī)構(gòu)下，在粒子表 面形成表面結(jié)合電子(SBE)。當(dāng)附著雜質(zhì)時(shí)，在該雜質(zhì)表面上也形成SBE。CL熒光體粒子的 發(fā)光通過由射入電子而能夠劃分在熒光體粒子內(nèi)的空穴與電子在發(fā)光中心再結(jié)合而發(fā)出 光。當(dāng)CL熒光體粒子表面干凈時(shí)，在CL熒光體粒子表面上的SBE使作為結(jié)合對(duì)象的熒光 體粒子內(nèi)的空穴由于CL發(fā)光而消失。失去對(duì)象的真空中的電子成為自由電子，其被加速、 陽極光柱內(nèi)的電子軌道被彎曲而用于放電。問題是在粒子表面上附著有雜質(zhì)時(shí)的SBE，其 具有與PIP等同的作用。不能消除雜質(zhì)上的SBE是麻煩的。因此，低壓CL熒光體的辨別是 重要的。最好的低壓CL熒光體是ZnO熒光體。在此，說明CL熒光體比PL熒光體明亮的理 由。由沖入熒光體粒子內(nèi)的一個(gè)射入電子形成的電子和空穴的對(duì)數(shù)相當(dāng)于射入電子與晶格 非彈性散亂的數(shù)量(大約1000個(gè))。另一方面，在PL熒光體粒子中，一個(gè)光子只有在一個(gè) 發(fā)光中心才能被激勵(lì)。這就是CL熒光體發(fā)光的理由。 圖15為示出在本發(fā)明中由低壓電子線致發(fā)光CL熒光體粉和光致發(fā)光PL熒光體 粉的混合粉形成的最佳熒光膜的狀態(tài)的模式圖。在熒光放電燈管的內(nèi)壁表面上使PL熒光 體27和低壓CL熒光體觀鄰接而制造熒光膜是非常難的工藝。根據(jù)出版的論文，Journal Physics D Applied Physics，32，(1999)，pp513_517 (非專利文獻(xiàn) 1)，F(xiàn)L 的最佳熒光膜厚 度是形成五層熒光體粒子。照射到該熒光膜上的電子能夠沖入的粒子僅是排列在最上層的 粒子。漫射紫外線不受粒子電荷的影響，而沖入熒光膜中。沖入深度可達(dá)第五層粒子。因 此，通過在玻璃管內(nèi)壁表面上涂布五層市場(chǎng)上的熒光體粒子M，并在干燥后在市場(chǎng)上的熒 光體層27上分散涂布低壓CL熒光體觀，可以制造本發(fā)明的熒光膜。這樣構(gòu)成的熒光膜的 模式圖在圖15(A)中示出。 將熒光膜分為兩次涂布在操作工藝上是復(fù)雜的?？梢钥紤]一次涂布熒光體漿而制 作熒光膜的方法。市場(chǎng)上的PL熒光體的平均粒徑是4 μ m。低壓CL熒光體的粒徑是2 μ m。 以PL熒光體CL熒光體=7 3的重量比稱出粒徑不同的兩種熒光體粉，將稱出的粉體置 入混合瓶中，混合到均勻混合，形成熒光體涂布液，從而涂布到放電管玻璃內(nèi)壁表面上。涂 布液不干燥時(shí)，在接近玻璃管壁的區(qū)域選擇性地集中大的PL熒光體粒子27，在熒光膜表面 上多集中小的CL熒光體粒子觀，從而得到在圖15 (B)中示出的熒光膜。當(dāng)使用圖15(B)的 熒光膜構(gòu)成熒光放電燈管時(shí)，表面層上的CL熒光體粒子不形成SBE，所以在陽極光柱內(nèi)具 有高能量的電子到達(dá)CL熒光體粒子。結(jié)果，陽極光柱接近到熒光膜的區(qū)域而發(fā)射紫外線。 該紫外線不介入未激勵(lì)的Hg原子，從而更多的紫外線射入PL熒光體層中。結(jié)果，增加了熒 光膜的PL強(qiáng)度。當(dāng)在此使用的CL熒光體粒子的大小平均值是1 μ m 3 μ m，PL熒光體的 平均粒徑是4μπι時(shí)，得到很好的結(jié)果。該粒子直徑由PL熒光體的粒徑而改變。注意，CL熒 光體粒子小得在1 μ m以下時(shí)，粒子不排列在熒光膜的表面上，當(dāng)熒光膜干燥時(shí)集中在熒光 膜底，CL熒光體粒子的效果降低。進(jìn)一步地，當(dāng)將小得在1 μ m以下的CL熒光體粒子附著 在PL熒光體粒子表面上時(shí)，即使能夠期望一點(diǎn)效果，但無法與本發(fā)明的熒光膜結(jié)構(gòu)的效果 相比，所以實(shí)用性很差。 本發(fā)明的重點(diǎn)如下所述。配置在集成熒光放電燈的最外周上的熒光放電燈管的保 熱管22的外壁(玻璃管外壁)暴露在溫度低的環(huán)境空氣中。由氣體離子化而被加熱的Ar氣加熱的玻璃管壁與室溫之間存在很大的溫差(20°C以上)，所以玻璃管壁由于空氣對(duì)流 而散熱。當(dāng)使用來自第三代電子源的電子時(shí)，每單位時(shí)間的氣體離子化量小，所以熒光放電 燈管的溫度不會(huì)上升，比提供最佳的汞蒸氣壓的溫度低30°C左右。另一方面，配置在內(nèi)側(cè)上 的熒光放電燈管由配置在外側(cè)上的熒光放電燈管熱保護(hù)，空氣對(duì)流少，外壁溫度從45°C上 升到70°C左右。由于由數(shù)量相同的電子數(shù)使汞蒸氣激勵(lì)發(fā)光，所以汞蒸氣的激勵(lì)數(shù)量與管 中的汞蒸氣數(shù)量成比例地增減。熒光放電燈管內(nèi)的汞蒸氣數(shù)量小時(shí)變暗，汞蒸氣數(shù)量多時(shí) 明亮地發(fā)光。在集成熒光放電燈中由于溫差而產(chǎn)生大的亮度差，排列在最外部的熒光放電 燈管發(fā)光暗。為了使排列在最外部的熒光放電燈管的保溫，將集成熒光放電燈插入更粗的 玻璃管22內(nèi)，由絕熱材料密封玻璃管端，此時(shí)配置在最外部的熒光放電燈管與配置在內(nèi)部 的熒光放電燈構(gòu)成熱平衡的狀態(tài)，從而所有的集成熒光放電燈管發(fā)出均勻的亮度。結(jié)果，累 積的熒光放電燈的亮度以集成的熒光放電燈管數(shù)量的倍數(shù)增加。以下表明上述結(jié)果可以應(yīng)用到下面的領(lǐng)域中。集成熒光放電燈通過將線圈電極型 熒光放電燈管扎成束而構(gòu)成，解開該束，將其排列在平面上。此時(shí)，將各線圈電極型熒光放 電燈管插入具有比放電燈管外徑稍大的內(nèi)徑的保熱管(玻璃管)內(nèi)，由絕熱材料密封玻璃 管兩端，使熒光放電燈管與外部空氣絕熱時(shí)，各熒光放電燈管的溫度被保持在提供最佳的 汞蒸氣壓的溫度。不需要在暴露到空氣中的熒光放電燈管中保持到提供最佳汞蒸氣壓的溫 度所需的氣體的離子化能量。結(jié)果，即使排列在平面上的外部電極熒光放電燈管(EEFL)的 點(diǎn)亮所需的功耗低至幾分之一，也能夠得到高亮度的平面型光源。當(dāng)將該平面型光源用于 LCD背光燈時(shí)，由于點(diǎn)亮速度是毫秒級(jí)，所以將排列在平面上的熒光放電燈分割成幾個(gè)塊， 可以依次線掃描分割的各集成熒光放電燈。當(dāng)將背光燈分割而線序掃描時(shí)，LCD屏比使用 LED作為背光燈時(shí)具有高得多的亮度，通過以碳黑為基準(zhǔn)的對(duì)比度，放映出鮮明的圖像。當(dāng) 然，上述效果也可以通過在內(nèi)部電極表面上涂布適當(dāng)厚度的作為電絕緣體的熒光體粒子后 的熒光體粒子層絕緣型內(nèi)部電極而構(gòu)成的熒光放電燈管得到。進(jìn)一步地，將排列在平面上 集成熒光放電燈分割成幾個(gè)塊，使各塊順序發(fā)光時(shí)，可以得到使點(diǎn)亮功率進(jìn)一步降低的平 面型照明光源。根據(jù)本實(shí)施方式的集成線圈電極熒光放電燈的管軸方向的長度沒有限制，任意長 度下參與放電的電子數(shù)都是相同的，僅與氣體原子非彈性碰撞而使氣體原子發(fā)光的反復(fù)次 數(shù)增加，所以消耗的功率幾乎不變，但發(fā)光的熒光膜的面積增加。結(jié)果，亮度與集成熒光放 電燈的軸向長度成比例地增加。當(dāng)作為家庭的房間和高層建筑的事務(wù)所的照明光源而配置 使用在天花板上時(shí)，推薦使用長的集成熒光放電燈。為了得到適當(dāng)?shù)牧炼人璧臒晒夥烹?燈數(shù)量在使用集成熒光放電燈時(shí)大大減少。進(jìn)一步地，集成熒光放電燈包含驅(qū)動(dòng)電源電路 的功率的得到同一亮度所需的使用功率能夠在現(xiàn)有的使用金屬電極的熒光放電燈的點(diǎn)亮 的十分之一以下。在集成熒光放電燈中，雖然如上在點(diǎn)亮?xí)r的熒光放電燈管的玻璃管表面 溫度保持在使汞蒸氣壓最佳的50°C至70°C左右，但是由于通過插入集成熒光放電燈的外 管22熱屏蔽，所以抑制了空氣的熱對(duì)流。使外管內(nèi)真空而構(gòu)成保溫瓶結(jié)構(gòu)時(shí)，增強(qiáng)了熱屏 蔽的效果。具有在夏天的事務(wù)所里的制冷功率也大幅減少的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)熒光放電燈管的管徑比20mm大時(shí)，在形成在熒光放電管中的陽極光柱內(nèi)存在 沒有激勵(lì)的Hg蒸氣，在陽極光柱內(nèi)Hg自己吸收其發(fā)出的254nm紫外線，導(dǎo)致發(fā)光效率降 低。因此，優(yōu)選地，集成熒光放電燈不使用管徑20mm以上的熒光放電燈管。但是，對(duì)使用并沒有限制，使用管徑20mm以上的熒光放電燈管，對(duì)構(gòu)成集成熒光放電燈也沒有阻礙。
當(dāng)在上述的線圈電極熒光放電燈管的兩管端上，安裝能夠嵌合在現(xiàn)有的熒光放電 燈點(diǎn)亮裝置的插座中的接口時(shí)，不需要置換現(xiàn)有的熒光放電燈點(diǎn)亮裝置，實(shí)現(xiàn)了能夠安裝 省電且壽命長的線圈電極熒光放電燈管的便利性。線圈電極熒光放電燈管點(diǎn)亮所需的電源 可以小型化，并且可以收納在現(xiàn)有的熒光放電燈點(diǎn)亮裝置內(nèi)部。如上所述研發(fā)的線圈電極 熒光放電燈管不會(huì)使用太大成本，可以與現(xiàn)有的熒光放電燈管進(jìn)行置換點(diǎn)亮，從而提供了 具有經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約資源、能夠大大抑制(X)2氣體排放的照明光源。
權(quán)利要求
1.一種線圈電極熒光放電燈管，該燈管在兩端密封的玻璃管內(nèi)表面上形成熒光膜，在 所述玻璃管內(nèi)部填充放電氣體，在所述玻璃管兩端的外周上卷繞狀地配置線圈電極，由交 流電源將交流電壓施加到所述線圈電極上，從而使所述放電氣體放電而點(diǎn)亮的外部線圈電 極熒光放電燈，其特征在于所述熒光膜形成在與所述線圈電極相對(duì)位置的玻璃管內(nèi)表面 上，所述線圈電極由在電線外圍涂布有絕緣層的絕緣涂層電線卷繞而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述線圈電極熒光 放電燈管是一個(gè)的情況下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電源的一次側(cè)功率為Wln(W) 時(shí)，滿足近似式Wln = an+bnXn(an, bn 常數(shù))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述線圈電極 熒光放電燈管是一個(gè)的情況下，所述線圈電極的圈數(shù)為n，所述交流電源的二次側(cè)功率為 W2n(W)時(shí)，滿足近似式 W2n = cn+dnXn(cn, dn 常數(shù))。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于所述梯度比和^滿足K > d—
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述圈數(shù)η 為1彡η彡10的范圍內(nèi)，所述電線的截面直徑d(mm)在0.沈(mm)彡d彡1.6 (mm)的范圍 內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln與所述近似式的值具有最大為5 (W)的偏移幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述圈數(shù)η 為1彡η彡10的范圍內(nèi)，所述電線的截面直徑d(mm)可在0.沈(mm)彡d彡1.6 (mm)的范 圍內(nèi)變化時(shí)，所述一次側(cè)功率Wln與所述近似式的值具有最大為0.6 (W)的偏移幅度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于當(dāng)將N個(gè)所述線圈電 極熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電源的一次側(cè)功率為 Win(W)時(shí)，滿足近似式 Win = aN+bNXN(aN, bN 常數(shù))。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于當(dāng)將N個(gè)所述電極 熒光放電燈并聯(lián)連接并施加所述交流電源的二次側(cè)電壓，所述交流電源的二次側(cè)功率為 W2n(W)時(shí)，滿足近似式 ff2N = cN+dNXN(cN，dN 常數(shù))。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于所述梯度比和屯滿足bfj〉ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于將壽命耗 盡的安裝有內(nèi)部電極的熒光放電燈管再生以用作所述熒光放電燈管，并且在該安裝有內(nèi)部 電極的熒光放電燈上設(shè)置所述線圈電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述 熒光膜表面上，沿管軸方向交替地分散配置有PL熒光體粒子和CL熒光體粒子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于所述熒光膜由PL熒 光體粉和CL熒光體粉的混合粉形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于所述熒光膜由巴龍 磷酸鈣PL熒光體粉和低電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于所述熒光膜由稀土 類PL熒光體粉和低電子線致發(fā)光的CL熒光體粉的混合粉形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一所述的線圈電極熒光放電燈管，其特征在于在所述線圈電極熒光放電燈管的兩端上，安裝有與現(xiàn)有的熒光放電燈具的插座相嵌合的接口，使 得所述線圈電極熒光放電燈管能夠安裝在現(xiàn)有的熒光放電燈具上或從其脫離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線圈電極熒光放電燈管(1)，在與線圈電極(3，4)相對(duì)位置的玻璃管(2)內(nèi)表面上形成熒光膜(8)，所述玻璃管(2)的整個(gè)長度都可以用作熒光放電區(qū)域，可以高亮度地照明。此外，由于所述線圈電極(3，4)通過由絕緣層(10)涂布在電線(9)外圍上的絕緣涂層電線卷繞狀地形成，所以用于電極的所述電線(9)經(jīng)由所述絕緣層(10)卷繞在所述玻璃管(2)上，在所述電線(9)和所述玻璃管(2)的表面之間完全不會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象。因此，使得不會(huì)由于由放電現(xiàn)象形成的針孔而使熒光放電燈管的壽命縮短，實(shí)現(xiàn)熒光放電燈管的長壽命化。進(jìn)一步地，通過功率的高效消耗，可以實(shí)現(xiàn)顯著的省電。
文檔編號(hào)H01J9/50GK102067276SQ20088012979
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者三吉稔美, 加藤正利, 原田將弘, 小澤隆二 申請(qǐng)人:北京天洋浦泰投資咨詢有限公司