專利名稱：冷陰極熒光燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種高效率、長壽命的發(fā)光光源，特別是一種用冷陰極熒光燈管作發(fā)光燈芯的，可用于單色、多色、全色的字符，圖形和圖象顯示，交通燈以及照明的冷極熒光燈。
目前，在現有技術中的大形字符，圖象顯示，交通燈，照明燈等多數用白熾燈或發(fā)光二極管或熱陰極熒光燈作光源，它們的主要特性如下1、白熾燈。白熾燈的發(fā)光效率一般只有12LM/W左右，如用于紅、蘭、綠等彩色顯示，需要加有色濾光泡殼，這時發(fā)光效率低于4LM/W；而且壽命短，特別是在需要經常開和關，如作顯示器和交通燈等使用時，則壽命更短。因此，它不僅需耗費很多電力，而且需要經常更換，這對大型顯示和交通燈等使用是十分不利的。2、發(fā)光二極管。近幾年來發(fā)光二極管的發(fā)光效率和亮度已有較大提高。但用于高亮度時，其壽命仍不夠長，而且它的價格很高，特別是在用于大型字符，圖象顯示及交通燈等使用時，價格極高，尤其是綠發(fā)光二極管。3、緊湊型熱陰極熒光燈，它的發(fā)光效率高，但使用壽命短。
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種亮度高，效率高，使用壽命長，在經常開和關時不影響其使用壽命的、既可發(fā)單色光，也可發(fā)紅、蘭、綠三基色光以及其它色的冷陰極熒光燈。它可用于室內、室外，顯示單色、多色信號、字符、圖形和圖象，也可用于照明，例如用于大型字符和彩色圖象顯示，交通燈和照明燈等。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的。它包括有至少一支冷陰極熒光燈管的燈芯；一個燈泡泡殼；一個冷陰極熒光燈芯的固定裝置；至少一個冷陰極熒光燈的驅動器及外殼；一個燈頭；所述的冷陰極熒光燈管的燈芯被固定在固定裝置上，并與驅動器的輸出端相連，驅動器的輸入端與燈頭相連，適當的工作電壓加在燈頭上，使冷陰極熒光燈發(fā)光，從而得到單色、多色或全色的光。
本發(fā)明所述的至少一支冷陰極熒光燈管的燈芯為至少一支單色的或至少一組不同色的或至少一組紅、蘭、綠的冷陰極熒光燈管。
所述的冷陰極熒光燈管被彎成一定的形狀，如“M”形，“P”形，錐形，燭光形，心形，單螺旋形，雙螺旋形或其它形狀，使冷陰極熒光燈管有較長的長度，以得到高亮度和高發(fā)光效率。
本發(fā)明在所述的冷陰極熒光燈管在多于一支時，可分開排列，也可多層排列，例如雙層或多層雙螺旋形。
本發(fā)明所述的燈泡泡殼為球形，圓錐形，柱形或燭光形的透明或漫射的或有色的泡殼。
本發(fā)明所述燈泡泡殼前部為透明或漫射的光出射窗口；后部為有反射層的球形，圓錐形，近圓錐形，橢圓面，拋物面或其它形狀的反射體；所述的反射層例如為在反射器內壁上的鋁膜；所述的反射體可將由冷陰極熒光燈燈芯發(fā)出的光有效地反射并從光出射口出射，不同形狀和尺寸的反射體和燈芯可得到不同聚集程度的出射光束。
所述的泡殼光出射窗口的表面上可加有一層濾色層，以提高出射光的色純度或得到所需要的色的出射光。
本發(fā)明所述的燈泡泡殼腔體內為真空，或充有氮氣、空氣或其它氣體，從而可減少冷陰極熒光燈的熱損失，提高發(fā)光效率，同時可消除外界環(huán)境溫度對燈發(fā)光特性的影響。
本發(fā)明所述的冷陰極熒光燈的每一支燈管可至少有一端在燈泡泡殼的腔體外，此在外的一端可作為冷陰極熒光燈燈管的冷端，可保證冷陰極熒光燈在不同的工作環(huán)境溫度下正常工作。
本發(fā)明還在冷陰極熒光燈管的外表面或近表面上有加熱元件，如電阻膜，電阻線等，例如氧化錫膜、線等；同時有熱敏元件和控制電路，可將冷陰極熒光燈管的溫度控制在一定范圍內，例如10℃以上，以保證冷陰極熒光燈管可在不同環(huán)境溫度下正常工作；所述的熱敏元件和控制電路，可以是一種由不同熱膨脹系數的金屬制成的雙金屬片開關或電橋，使所述的冷陰極熒光燈管的溫度保持在一定溫度以上，例如10℃以上。
本發(fā)明在所述的冷陰極熒光燈管內可充有汞或氙氣作為發(fā)紫外光的氣體以及其它氣體，如氦氣、氖氣、氬氣等；所發(fā)紫外光激發(fā)所述的冷陰極熒光燈管內壁上的發(fā)光粉以產生一定色的可見光；本發(fā)明所述的固定裝置為一基板，它由塑料、玻璃或陶瓷制成，其內表面為高反射率面，可有效把從冷陰極熒光燈芯發(fā)出的光反射至光出射窗口輸出，以提高光利用率。
本發(fā)明在所述的基板的內表面上可有一個高反射率的薄片，如反射光線，提高光利用率本發(fā)明所述的驅動器為把低壓交流電，例如220伏、50HZ或110伏、60HZ等，或直流電變換成頻率為20KC至100KC，電壓為500伏至3000伏的電壓變換器，例如30KC，1500伏，以驅動所述的冷陰極熒光燈燈芯。
本發(fā)明還有如下技術方案，即它包括一個冷陰極熒光燈；一個在所述的冷陰極熒光燈外的一反射鏡，如拋物面或其它形狀的反射鏡；一個有濾色和改進出射光分布功能的光出射面罩；所述的冷陰極熒光燈的泡殼為透明的或內壁或外壁上至少有一段光反射層，選取不同的光反射層的段數、寬度和位置，可得到由所述光出射面罩出射的不同光分布的輸出光。


如下圖1a是本發(fā)明的冷陰極熒光燈的一個剖面結構示意圖。
圖1b是本發(fā)明的冷陰極熒光燈的另一個剖面結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通信號燈的一個實施例結構示意圖。
圖3是本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通信號燈的另一個實施例的結構示意圖。
圖4是本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通信號燈的再一個實施例的結構示意圖。
下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的介紹圖1a所示，本發(fā)明包括有至少一支被彎成一定形狀的冷陰極熒光燈管101作為燈芯，它的形狀可以是“U”形，“M”形，“P”形，燭光形，心形，單螺旋形或雙螺旋形，或其它形狀。所述的冷陰極熒光燈管可分開排列，也可多層排列，如二層或更多層雙螺旋形排列。圖1所示為一個二層雙螺旋形排列的實施例。此多層螺旋形排列，有助于減少冷陰極熒光燈管的熱損失，以改進燈的溫度特性。所述的冷陰極熒光燈管101被密封在一個泡殼102內，所述的泡殼102，它可以是一個透明的，漫反射的或有色的泡殼，其形狀可以是球形，柱形，錐形燭光形或其它形狀，如圖1b所示。所述的泡殼102可由玻璃或塑料制成，所述的泡殼102也可分為二部分，其中102a為前部的透明的或漫射的光出射窗口；它的形狀可為球形，平面或其它形狀；也可以在它的面上有一些小透鏡以改進出射光的光分布。它的后部102b為反射體，它的內壁或外壁上有鏡面反射層或漫射層，例如有鋁膜等高反射率的反射層103；它的形狀可以是球形，錐形，近錐形，拋物面，橢圓面或其它形狀，以把由冷陰極熒光燈管101發(fā)出的光有效地反射，從光出射窗口102a出射。用不同形狀和尺寸的反射體和燈芯可得到不同聚焦程度的出射光束。
圖1a和圖1b中所述的燈芯101被固定在一固定裝置104上，例如一個基板。它用于固定所述的至少一支冷陰極熒光燈管101，并和泡殼102共同構成一個腔體105；所述腔體105可以是真空或充入氮氣，空氣或其它氣體，以改進冷陰極熒光燈的保溫，減少熱損失，提高發(fā)光效率，并消除外界環(huán)境溫度對燈的發(fā)光特性的影響。在腔體105被抽成真空或充入特種氣體的情況下，基板104和泡殼102之間需要有真空密封，基板為真空材料，例如玻璃、陶瓷或塑料等。冷陰極熒光燈管101和基板104之間也應為真空密封，例如用低熔點玻璃、真空膠等密封。在腔體105為空氣的情況下，基板可為陶瓷或高溫塑料?；?04和冷陰極熒光燈管101和泡殼102之間可為環(huán)氧樹脂，玻璃膠或其它膠粘合固定。
所述的至少一支冷陰極熒光燈管的每一支冷陰極熒光燈管的兩端被固定在基板104上，所述的兩端可以都在基板104上和在腔題105內，也可以有至少一端106位于所述腔體105的外面，如圖1中所示，它作為冷陰極熒光燈的冷端106可保證冷陰極熒光燈在各種環(huán)境溫度下正常工作。
所述的至少一支冷陰極熒光燈管101的外表面或近表面上可以有加熱元件，如電阻膜，電阻線等，例如氧化錫膜、線等；同時有熱敏元件和控制電路，它們可以將冷陰極熒光燈管101的溫度控制在一定范圍內，例如10℃以上，以保證冷陰極熒光燈管101可在不同環(huán)境溫度下正常工作。所述的熱敏元件和控制電路可以是一種由不同熱膨脹系數的金屬制成的雙金屬片開關或電橋，使所述的冷陰極熒光燈管的溫度保持在一定溫度以上，例如10℃以上。
所述的冷陰極熒光燈管101內可以充入有汞(Hg)或氙氣(Xe)作為發(fā)紫外光的氣體以及其它氣體，如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)等。所發(fā)紫外光激發(fā)所述的冷陰極燈管101內壁上的發(fā)光粉以產生一定色的可見光。為了提高光的出射效率，所述的基板104的內表面應為一個高反射率的鏡面或漫射反射面。例如此基板為白陶瓷、白塑料，也可以在其表面上加上一個有高反射率的簿片，如金屬片(圖中未畫出)等。
為了增加冷陰極熒光燈管固定牢度和蓋住冷陰極熒光燈管的電極部分，本發(fā)明在所述的與冷陰極熒光燈管結合的基板104上可以設置有一些小的突出部107。
圖1a和b中，燈頭108用于把燈裝入所需要裝的燈座內，例如為螺旋形或插入式的燈頭。所述的燈頭108和燈泡泡殼102之間有至少一個冷陰極熒光燈的驅動器109和一個連接泡殼102、燈頭108和裝有所述的驅動器109的盒子110。所述的驅動器109可以是一個AC/AC變換器，即把低頻交流電壓，如市電變成頻率為10KC至100KC，電壓為500伏到3000伏的交流電壓的變換器，例如30KC、1500伏的交流電壓。如果輸入是直流電壓，則驅動器109為一個DC/AC變換器，即把直流電壓變換成頻率為10KC至100KC，電壓為500至3000伏的交流電壓，從而很好地驅動冷陰極熒光燈管。所述的AC/AC或DC/AC與燈頭108之間用電連接線111連接；所述的驅動器的輸出端112與冷陰極熒光燈管相連。
所述AC/AC或DC/AC也可有在低溫環(huán)境溫度下自動提高輸出功率以加熱所述冷陰極熒光燈的功能，使所述的冷陰極熒光燈可在冷環(huán)境溫度下正常工作。
為了改進所述的光源的光的色純度或得到所需要顏色的光，在燈泡泡殼的光出射窗口102a表面上可有一層濾光層，以得到所需顏色的光。
本發(fā)明所述的冷陰極熒光燈，可用于單色、多色或全色的字符，圖形或圖象顯示，也可用于交通燈等信號指示以及照明等。
圖2所示為本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通燈的一個實施例的結構示意。圖中，有一個交通燈的反光鏡213，它為一個高反射率的拋物面或橢圓面或其它形狀的反光鏡；還有一濾光器214，如有色玻璃或有色塑料，用于改進出射光的顏色和吸收入射的環(huán)境光以提高反差，此濾光器214也可有其它光學功能，如透鏡、小透鏡陣列或一些小棱鏡等，用于改進出射光的光分布；圖中所示的與圖1所示相似的冷陰極熒光燈200，其泡殼202的中部有至少一段反射層202b，而泡殼202的后部202c為透明的，前部202a為光出射窗口。因此，冷陰極熒光燈管101發(fā)出的光可以由202a直接出射，如圖2中的215所示；也可經202b反射后出射，如216所示；也可由202c經反射鏡213反射后出射，如圖2中的217所示。選取不同的反射層202b的寬度A和位置可得到不同光分布的出射光。在基板上面還有密封層218。219為排氣管。
圖3所示為本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通信號燈的另一個實施例結構示意。圖3與圖2相似，所不同的是燈泡泡殼302內壁的反射層被分為至少二段，如圖3中302b和302d所示，302c為透明部分；302a為光出射窗口；即由冷陰極熒光燈管101發(fā)出的光可由302a直接出射，如圖3中的315所示；也可經302b或302d反射后出射，如圖3中316和316a所示，也可經302c和反射鏡213反射后出射。選取不同的反射層302b和302d的寬度B、C和位置，可得不同光分布的出射光。
圖4所示為本發(fā)明的冷陰極熒光燈用于交通信號燈的又一個實施例結構示意。圖4與圖2相似，所不同的是燈泡泡殼402為透明泡殼，其形狀可為球形、梨形、柱形或其它形狀。所述的冷陰極熒光燈400可位于反射鏡413的焦點上或焦點附近，以得到不同光分布的出射光。
本發(fā)明與現有技術相比，具有如下特點1、本發(fā)明亮度很高，可用于室內、室外的各種照明條件的使用場合，包括陽光直照的使用場合。2、效率高，特別是用于多色或全色的應用。3、壽命長，特別是需要經常開和關的使用場合，如交通燈、顯示器等，壽命比熱陰極熒光燈、白熾燈長很多。4、本發(fā)明可在各種不同的環(huán)境溫度下正常工作。
權利要求1.一種冷陰極熒光燈，其特征在于它包括至少一支冷陰極熒光燈管(101)的燈芯；一個燈泡泡殼(102、402)；一個冷陰極熒光燈芯的固定裝置(104)；至少一個冷陰極熒光燈的驅動器(109)及外殼(110)；一個燈頭(108)；所述的冷陰極熒光燈管(101)的燈芯被固定在固定裝置(104)上，并與驅動器(109)的輸出端相連，驅動器(109)的輸出端與燈頭(108)相連。
2.如權利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的至少一支冷陰極熒光燈管(101)的燈芯為至少一支單色的或至少一組不同色的或至少一組紅、蘭、綠的冷陰極熒光燈管。
3.如權利要求1或2所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的冷陰極熒光燈管(101)在多于一支時，可分開排列，也可多層排列。
4.如權利要求3所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的冷陰極熒光燈管(101)被密封在一個泡殼(102、402)內，所述的泡殼可為球形，圓錐形，燭光形，柱形的透明或漫射的或有色的泡殼。
5.如權利要求4所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈泡泡殼(102)的前部為透明或漫射的光出射窗口(102a)；后部為有反射層的反射體(102b)，所述的反射層(103)為在反射器內壁上的鋁膜。
6.如權利要求5所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的泡殼(102)的光出射窗口(102a)的表面上加有一層濾色層。
7.如權利要求6所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的燈泡泡殼(102、402)的腔體內為真空，或充有氮氣，空氣或其它氣體。
8.如權利要求4、5、6、7所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的冷陰極熒光燈的每一支燈管(101)的兩端被固定在基板(104)上，所述兩端可以都在基板(104)上的腔體(105)內，也可以至少有一端在所述的燈泡泡殼(102)的腔體外。
9.如權利要求8所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的冷陰極熒光燈管(101)的外表面或近表面上有加熱元件。
10.如權利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的冷陰極熒光燈管(101)內可充入有汞(Hg)或氙氣(Xe)作為發(fā)紫外光的氣體以及其它如氦(He)，氖(Ne)，氬(Ar)等氣體。
11.如權利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的固定裝置(104)為一基板，它由塑料，玻璃或陶瓷制成，其內表面為高反射率面。
12.如權利要求11所述的冷陰極熒光燈，其特征在于所述的基板(104)的內表面上可有一個如金屬片的高反射率的薄片。
專利摘要一種冷陰極熒光燈,它由至少一支彎曲的冷陰極熒光燈管的燈芯,一個泡殼,一個驅動器及一個燈頭組成,例如有至少一層雙螺旋形冷陰極熒光燈管和近錐形的反射器,所述的冷陰極熒光燈管的一端可在燈的泡殼腔體之外作為冷端。冷陰極熒光燈可在各種環(huán)境溫度下工作,特別適用于需要經常開和關的應用,如各種顯示器,交通燈等。本發(fā)明具有高度很高,效率高,使用壽命長,能適應各種不同環(huán)境溫度下正常工作等特點。
文檔編號H01J61/00GK2409609SQ9925098
公開日2000年12月6日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權日1999年4月5日
發(fā)明者葛世潮, 傅一窮 申請人:葛世潮