專利名稱:單端熒光燈的制作方法
本發(fā)明所涉及的是內管分離形的單端熒光燈。裝在電燈泡燈座上就可以亮的，具有燈泡管座的熒光燈，即所謂的單端熒光燈，最近得到了廣泛應用。在這種單端熒光燈中，正如圖1所示，在芯柱1上裝有二個熱陰極2，有兩個彎曲的內管4和4′，它們的一端分別罩著二個熱陰極，固定封接在芯柱1上，另一端在上述芯柱的近旁處開口，其內壁分別涂有熒光粉涂層3，熒光燈的外面是外管5，它內部裝著上述內管4，4′，充有數乇(Toqr)的稀有氣體和一定量的水銀，并固定在上述芯柱1上。這種熒光燈，即所謂的內管分離形熒光燈(以下簡稱為單端熒光燈)。例如，正如專利昭54-44370號和專利昭58-103758號所記載的那樣，已為大家所知曉。熒光燈的發(fā)光效率具有這樣的特點，它在水銀蒸汽壓為最佳值時，具有極大值。但是，對于上述結構的單端熒光燈，放電空間和外管內的水銀蒸汽壓的最佳值是由外管的最冷點溫度支配，這個最冷點的溫度大約為40～50℃。對于上述那樣的單端熒光燈，由于最冷點在外管中，發(fā)光部分的溫度上升的容許范圍大，在不降低效率的情況下，可以達到高的輸出功率。但是，單端熒光燈的實際使用狀態(tài)，例如，使用場所的溫度和照明器具的有無等等會產生很大的影響，難以得到使光通量達最大的最冷點溫度，上述單端熒光燈的優(yōu)點不能充分有效的利用，人們希望能把這個缺點加以改進。
本發(fā)明的目的是獲得在實際使用狀態(tài)下具有接近于最大效率的內管分離形的單端熒光燈。
本發(fā)明為了達到上述目的，在單端熒光燈內，裝有一個芯柱，芯柱上裝有兩個熱陰極，有兩個彎曲的內管，它們一端分別罩著上述的熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁開口，它們的內面分別涂有熒光粉涂層。有一個外管，它內部裝著上述內管，充有稀有氣體和水銀，并封接在芯柱上，在這種單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示上述外管的內部容積，以WL(瓦)表示燈泡的功率，則上述外管的內部容積和燈泡的功率之間有以下關系時
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
上述單端熒光燈的發(fā)光效率接近于最大值。圖1是表示單端熒光燈基本結構的部分剖面圖。圖2表示單端熒光燈的周圍溫度與燈泡發(fā)光效率之間關系。圖3表示內管內徑與最佳環(huán)境溫度之間的關系。圖4表示放大電長度與最佳環(huán)境溫度之間的關系。圖5表示電燈功率與最佳環(huán)境溫度之間的關系。圖6表示外管的內部容積與最佳環(huán)境溫度之間的關系。圖7表示燈泡功率與外管內部容積之間的關系。
利用圖示來說明本發(fā)明的單端熒光燈的實施例。圖2是表明單端熒光燈的環(huán)境溫度與燈泡發(fā)光效率之間關系的曲線。圖4是表明放電長度與最佳環(huán)境溫度之間關系的曲線。圖5是表明燈泡功率與最佳環(huán)境溫度之間關系的曲線。圖6是表明外管的內部容積與最佳環(huán)境溫度之間關系的曲線。圖7是表明燈泡功率與外管的內部容積之間關系的曲線。由于單端熒光燈的外管的最冷點溫度影響效率，為了得到有最大效率的環(huán)境溫度(以下稱之為最佳環(huán)境溫度)與實際使用狀態(tài)下的環(huán)境溫度一致的單端熒光燈，以內管內徑，放電長度，外管的內部容積，燈泡的功率為參量，試制并測定了各種輻射熱量與產生熱量之間的關系發(fā)生變化的單端熒光燈。
圖2是表明單端熒光燈的環(huán)境溫度與發(fā)光效率之間關系之一例的圖示，用于測定的單端熒光燈的外管內部容積為380立方厘米，內管內徑12毫米，放電長度260毫米，燈泡功率15瓦，形狀如上述圖1所示。由圖2可以看出，這個單端熒光燈的發(fā)光效率在環(huán)境溫度16℃時有最大效率50lm/W。環(huán)境溫度比16℃高時和低時發(fā)光效率均下降，也就是說，希望上述單端熒光燈在這種具有最大效率的最佳環(huán)境溫度下使用。
為了使上述的最佳環(huán)境溫度與實際使用狀態(tài)一致，作了以下討論。圖3表示，改變內管內徑時最佳環(huán)境溫度的變化，用于測定的單端熒光燈的外
的內容積為500立方厘米，放電長度300毫米，燈泡功率15瓦。由圖3可以看出，內管內徑不影響最佳環(huán)境溫度。圖4表示改變放電長度時最佳環(huán)境溫度的變化。用于測定用的單端熒光燈的外管內容積為500立方厘米，內管內徑12毫米，燈泡功率15瓦，放電長度雖然由200毫米變化到400毫米，但可以看出，上述放電長度的變化并未引起最佳環(huán)境溫度的變化。圖5表示改變功率WL時，最佳環(huán)境溫度的變化。用于測定的單端熒光燈的外管內部容積為400立方厘米，放電長度260毫米，內管內徑12毫米，燈泡的功率WL從10瓦變化到20瓦，其結果正如圖5所示，燈泡的功率WL越大，最佳環(huán)境溫度則越低。這是因為燈泡的功率WL增加時，單端熒光燈的發(fā)熱量增加，最冷點溫度上升。另一方面，為了維持最冷點溫度，必須要降低環(huán)境溫度，提高放熱效率。從而最佳環(huán)境溫度要下降。圖6表示改變外管的內部容積V時最佳環(huán)境溫度的變化。用于測定的單端熒光燈的內管內徑為12毫米，放電長度260毫米，燈泡功率15瓦。外管的內部容積從300立方厘米變化到500立方厘米，其結果正如圖六所示的那樣，隨著外管內部容積的增大，從作為發(fā)熱體的內管到外管的最冷點之間的距離增大了，熱輻射下降，并且放電面積增加。因此，為了維持最冷點溫度為最佳值，必須提高環(huán)境溫度，以降低放熱效果。由于這個緣故，最佳環(huán)境溫度要上升。與此同時，最佳環(huán)境溫度有慢慢達到飽和的趨勢。這是因為環(huán)境溫度上升到最佳的最冷點溫度以上時，難以得到最大效率之故。由以上的各個結果可知，為了在發(fā)光效果達最大狀態(tài)下使用，由圖5和圖6可知，燈泡的功率WL和外管的內部容積V有很大的影響，下面我們來求這二者之間的關系。
以上述的圖5和圖6的最佳環(huán)境溫度為參量，來求燈泡功率W和外管內部容積V之間的關系，并將結果畫于圖7。在圖7中，T1，T2，T3分別表示所設定的最佳環(huán)境溫度，具有T1＞T2＞T3的關系，由圖7可以看出，燈泡的功率WL和外管內容積V之間的關系近似的可以用V＝T(WL+2)來表示，這里的T是所設定的最佳環(huán)境溫度(℃)。本發(fā)明的各種測定結果所得的最佳環(huán)境溫度T的值在40≥T≥10(℃)之間。
對于一般的家庭使用狀態(tài)下的環(huán)境溫度，由于把單端熒光燈裝在照明燈具上，綜合考慮的溫度上升由實驗可以得到大約在10℃～40℃。
熒光燈的光通量值由日本工業(yè)規(guī)格(JIS)規(guī)定，它的測定是在環(huán)境溫度為25℃±1℃的機條件下進行的，與目錄等上面所表示的光通量之間的偏差在-10%之內。在上述的圖2中，環(huán)境溫度偏離最佳環(huán)境溫度大約10℃時，發(fā)光效率就有-10%的變化。因此，考慮到實際的使用環(huán)境溫度，在允許與上述的光通量測定條件有-10%的光通量偏差的情況下，由于設定的最佳環(huán)境溫度T為25℃±10℃，即在15℃～35℃范圍內，由上述的關系式V＝T(WL+2)知，在滿足15(WL+2)≤V 35(WL+2)的范圍內，存在著燈泡功率WL和外管內部容積V的值。這是為達到最大發(fā)光效率所必須的。也就是說，當使燈泡功率WL和外管內部容積V滿足上述關系式時，使用狀態(tài)下的亮度與目錄上表示的亮度幾乎一致，可以得到效率高的單端熒光燈。
環(huán)境溫度在10℃～40℃范圍內，大致確定無變化的情況下，照明燈具的有無及種類的不同引起的單端熒光燈環(huán)境溫度的變化，除密封形照明燈具外，測定的結果為±5℃。因此，環(huán)境溫度在上述范圍內大致保持一定時，例如，在使用空調機的商店或辦公室等處，當不裝配密封形照明燈具時，若考慮到設定的環(huán)境溫度下和照明燈具引起的單端熒光燈周圍環(huán)境溫度的變化為±5℃，則可選定燈泡功率WL和外管內部容積V，使之滿足(T1-5)·(WL+2)≤V≤(T1+5)(WL+2)。這樣，在上述設定的環(huán)境溫度T1下，可以得到發(fā)光效率比最大效率不低于5%的單端熒光燈。此外，如上所述，由于目錄上的光通量表示值是在25℃±1℃條件下的值，所以，由設定的環(huán)境溫度T1與25℃的差，可以使效率在目錄表示值以上的狀態(tài)下使用，不會低于上述的表示值。
下面，就上述滿足燈泡功率WL和外管內部容積V之間關系的單端熒光燈的實施例加以說明。本實施例具有圖一所示的結構，在芯柱1上裝有二個熱陰極2，有二根彎曲的內管4和4′，內徑為12毫米，它們的一端分別罩著上述的熱陰極2，并封接在芯柱1上，另一端在上述的芯柱1的旁邊開口，從一端的熱陰極2到另一端的熱陰極之間的放電長度為260毫米，在這種內管4，4′的里面分別涂有熒光粉層。有一個外管5，上裝著上述內管4和4′，并且也封接在芯柱1上，在該外管內，至少充有氬、氖、氪等一種以上的稀有氣體3～7乇(Torr)并封入水銀10毫克。由上述方式構成的單端熒光燈的放電是由一端的熱陰極開始，通過內管4，從內管4的開口徑由外管5，進入內管4′的開口，再通過內管4′而到達另一端的熱陰極，這時，放電空間中的水銀原子與形成放電的稀有氣體的離子和電子碰撞，使水銀原子電離，水銀離子在復合時，放出紫外線，使內管4和4′內面涂的熒光粉涂層3發(fā)光。因此，放電空間中的水銀原子的量，即水銀蒸汽壓的大小對發(fā)光效率有很大的影響。在水銀蒸汽壓低的場合下，由于電離化了的水銀不足，紫外線的輻射量少，發(fā)光效率要下降。如果水銀蒸汽壓太高，發(fā)生的紫外線會被沒有電離化的水銀原子吸收，不能有效的發(fā)光，效率也會下降。
第一表是為了把發(fā)光效率維持在高水平上，對于燈泡功率WL為10瓦，15瓦，17瓦和20瓦時，滿足上述關系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
外管內部容積V為380立方厘米時的發(fā)光效率(lm/w)和最佳環(huán)境溫度(℃)。表示在表一中。
第一表外管內容積V(cm3)燈泡功率WL(W)發(fā)光效率(lm/w)最佳環(huán)境溫度(℃)380104830154517174315204020
第二表是燈泡功率WL一定，在滿足上述燈泡功率WL和外管內部容積V之間的關系式的條件下，改變外管內部容積V的值時，發(fā)光效率(lm/w)和最佳環(huán)境溫度(℃)之值。
第二表燈泡功率WL(W)外管內容積(cm3)發(fā)光效率(lm/w)最佳環(huán)境溫度(℃)15380451842045235004530
由上述的第一表和第二表，就可以畫出前面的第五圖和圖6，在上述第一表和第二表所示的無論哪一種情況下，這些單端熒光燈的發(fā)光效率總能達到最大效率或極其接近于最大效率。
如上所述，本發(fā)明的單端熒光燈有一個芯柱，在芯柱上有兩個熱陰極，有二個彎曲的內管2，它們的一端分別罩著上述的熱陰極并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的旁邊開口，內面分別涂著熒光粉涂層，還有一個外管，它的內部裝著上述內管，充有稀有氣體和水銀，并且封接在芯柱上。在這樣的單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示外管的內部容積，以WL(瓦)表示燈泡功率，只要使上述外管的內部容積和燈泡功率滿足關系式
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
則在一般家庭所使用的環(huán)境溫度15℃～35℃的范圍內，發(fā)光效率接近最大值。燈泡形熒光燈的性能可以最大限度的發(fā)揮出來。
權利要求
單端熒光燈，具有一個芯柱，芯柱上有兩個熱陰極，具有二個彎曲的內管，它們的一端分別罩著上述的兩個熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述的芯柱近旁開口，內部涂有熒光粉涂層，具有一個外管，它的內部充有稀有氣體和水銀，裝著上述內管，并封接在芯柱上，其特征是，若以V(立方厘米)表示上述外管內部容積，以WL(瓦)表示燈泡功率，則上述外管內部容積和燈泡功率之間具有以下關系
15(WL+2)≤V≤35(WL+2)
專利摘要
本發(fā)明的單端熒光燈具有一個芯柱，芯柱上有兩個熱陰極，有兩個內面分別涂有熒光粉涂層的彎曲內管，它們的一端分別罩著上述熱陰極，并封接在芯柱上，另一端在上述芯柱的近旁開口，有一個外管，它的內部裝著上述內管，充有稀有氣體和水銀，并封接在芯柱上，其特征是，在這樣的單端熒光燈中，若以V(立方厘米)表示上述外管的內部容積，以W1(瓦)表示燈泡功率，則上述外管的內部容積和燈泡功率之間具有以下關系 15(W1+2)≤V≤35(W1+2)。
文檔編號H01J61/00GK85103388SQ85103388
公開日1986年11月12日 申請日期1985年5月15日
發(fā)明者鈴木篤, 鳥居一郎 申請人:株式會社日立制作所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan