高光通量冷阴极荧光照明灯制造技术

一种输出光通量高达８００－５００００ｌｍ的高光通量冷阴极荧光照明灯，包括至少一支冷阴极荧光灯管，灯管外径５－１６ｍｍ，灯管长度为灯管外径的２００－１０００倍，灯管电极发射电子的面积为１００－２０００ｍｍ↑［２］，电极发射电流与电极电子发射面积之比为０．０１－０．２ｍＡ／ｍｍ↑［２］；灯管的管电流密度为０．８－８ｍＡ／ｍｍ↑［２］，工作频率为５０Ｈｚ－１００ｋＨｚ；灯管形状为多“Ｕ”型、桥接多“Ｕ”型、单或双螺旋型、平板单或双螺旋型；灯管被弯成相互靠近排列的至少二段相邻灯管的间距小于灯管外径的五倍；具有输出光通量大、显色指数高、发光效率高、寿命长、开关寿命特长、可宽范围连续调光和成本低等特点，可制成光色温为２０００－８０００Ｋ、可调色温、各种不同发光色和可变色、调光和不调光的照明灯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种高输出光通量的冷阴极荧光照明灯，用于道路照明、隧道照明、 广告牌照明、大桥、大厦、商场、广场等需要大光通量照明的场合，可替代现有高压钠 灯、高压汞灯、无极灯、金卤灯、大功率热阴极节能灯等；更可制成光色温可调、光强 可调、各种不同发光色的灯和可变色灯等。
技术介绍
现有技术用于路灯等照明的高光通量光源主要有低压钠灯、高压钠灯、高压荥灯、 无极灯、金卤灯等。低压钠灯的灯管明视觉发光效率约180 lm/W，但其显色指数甚低， 现己较少使用。高压钠灯具有较高的发光效率、其灯管明视觉发光效率为90 — 120 1m/W， 寿命可达25000小时，是目前路灯、隧道灯的主力军，我国约80%的路灯用此高压钠灯， 但高压钠灯的显色指数很低、仅约20—25，色温为2000—2400K，其主要光谱位于黄光， 明视觉/暗视觉比约为0.6，灯管暗视觉的发光效率仅约54 — 56 lm/W，且其物体分辨率低, 即物体可见度低，对安全不利；而较高显色指数的白光高压钠灯，灯管发光效率仅37 — 48 lm/W。高压汞灯发光效率约50 lm/W，显色指数约为45，且寿命短，目前已较少使用。 无极灯具有寿命长、显色指数可大于80，灯系统发光效率(即包括驱动器的损耗)大于 601m/W等优点，但其成本高、电磁干扰大等有待解决的问题，使其用途受到极大的限制。 金卤灯的显色指数为65—92，灯管发光效率约72—95 lm/W，色温为3000—5600K，其寿 命一般为6000—20000小时；但其光衰大、各灯之间的光色一致性差、系统发光效率较低， 当外电源变化超过±10%、其发光色会变化，其冷端位置、灯的安装方式、也会影响灯 的发光色和寿命，其灯的启动时间长达5 — 15分钟、再启动需等待10—15分钟后才能再启 动，灯管温度很高，钠于石英灯管的迁移、会使灯光变色，石英一金属反应、石英放气 等使灯寿命縮短，且成本较高，目前在路灯、隧道灯等中还较少使用。现有技术的冷阴极荧光灯寿命可长达2万小时、具有开关寿命高达一万万次以上、灯的系 统发光效率可达55 lm/W以上、显色指数大于80等优点，己被广泛应用于液晶显示背照明， 同时也已被用于制造2—8W小功率螺旋型节能灯。冷阴极荧光灯工作于气体放电的正常辉 光放电区，其阴极电位降约H5伏、阳极电位降约10伏，现有经典理论认为其工作电流一 般为10—4 10乂 (例如见"照明技术手册，朱小清，2004， p92); 一般工作电流为5mA， 若大于8mA、则放电将进入异常辉光放电区，阴极电位降将迅速提高、导致发光效率下降， 同时阴极温度迅速上升、导致阴极溅射迅速加剧、灯寿命縮短，其寿命与电流的平方成 反比。现有技术还认为冷阴极荧光灯的最佳发光效率的灯管内径为1.2 — 2.0 mm，其外径 小于2—4.1mm，若用大管径的灯管、其发光效率将会因辐射光子的自吸收加剧、灯管管 压降下降而明显下降。据上述现有理论，制造光通量高达几千lm或更高的大功率、高发 光效率的冷阴极荧光照明灯是一个尖端性技术难题，因此，现有技术的冷阴极荧光灯尚 不能替代高压钠灯、高压汞灯、无极灯、全卤灯和大功率热阴极荧光灯，用于道路照明、 隧道照明、广告牌照明、大桥、大厦、商场、广场等需要大光通量照明的场合。此外，霓虹灯与冷阴极荧光灯相似、也属于气体辉光放电发光器件。霓虹灯用粗管 径的灯管，较大的灯管工作电流、例如约25—60raA，几千至二万伏的工作电压工作，灯 管电流密度小，灯管工作温度接近室温，其白光发光效率仅约15 — 30 lm/W，寿命约为3000 小时；主要用于广告显示，至今还没有能用霓虹灯来制造路灯、隧道灯等用的高光通量 高效长寿命照明灯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述之不足，突破了冷阴极荧光灯只能用细管径灯管制造小 功率灯的局限，也突破了霓虹灯发光效率低不能用于普通照明的局限，而提供一种高发 光效率的高光通量冷阴极荧光照明灯，其输出光通量可高达800—50000 lm或更高，远高 于现有技术的螺旋型冷阴极荧光灯；其灯系统发光效率可高达65 lm/W以上、远高于现有 技术的霓虹灯、也高于现有技术的螺旋型冷阴极荧光灯；其寿命也远高于现有技术的霓 虹灯；且本专利技术的高光通量冷阴极荧光照明灯可瞬时启动，再启动也无需等待，还可宽 范围连续调光，更可制成不同光色温、光色温可调、各种不同发光色的灯和可变色灯等。本专利技术的技术方案如下-本专利技术提供的高光通量冷阴极荧光照明灯，包括至少一支冷阴极荧光灯管， 一个用于安装灯管的固定装置，至少一个驱动器及其外壳和一个电连接装置；所述驱动器的输 入端经引线和电连接装置相连，用于连接外电源，其输出端经引线与所述冷阴极荧光灯 管的电极相连；所述灯管的固定装置和驱动器外壳把所述至少一支冷阴极荧光灯管、驱 动器和电连接装置相互连接成一个照明灯。所述的至少一支冷阴极荧光灯管为管径5 — 16rran的大管径冷阴极荧光灯管，灯管二端电极之间的灯管长度为灯管管径的200—1000 倍；灯管电极发射电子的面积的为100-2000mm2,电极发射电流与电极电子发射面积之比 为O. 01-0. 2mA/mm2，所述冷阴极荧光灯管的工作电流密度为O. 8 — 8 mA/irai2，工作频率为 50Hz —100kHz。所述的至少一支大管径冷阴极荧光灯管被排列于至少一个平面、曲面或圆柱面上， 相互靠近排列的灯管为平行排列、单层交替排列、二层和多层平行排列或交叉排列；所 述灯管被弯成为相互靠近排列的至少二段，或二支或二支以上的冷阴极荧光灯管被相互 靠近排列，其相邻灯管的间距小于灯管外径的5倍，使所述相互靠近的灯管在工作时，灯 管可相互加热，按灯管设计功率选取适当的灯管管径、管间距、管电流、灯管的散热条 件和灯管充气的种类和气压，使灯管工作于其较佳温度，以获得高发光效率。按本专利技术 上述参数和要求设计制造的照明灯的输出光通量可达800 — 50000 lm。所述的冷阴极荧光灯管为"U"型、多"U"型、桥接多"U"型、"H"型、多"H" 型、蛇型、"D"型、直管型、圆角方型、圆角长方型、圆型、盘香型、单或双螺旋型、 平面单或双螺旋型中的至少一种几何形状。所述的每一支冷阴极荧光灯管的两端各有至少一个电极，电极可为现有的冷阴极荧 光灯管电极或现有霓虹灯管电极中的一种；所述电极所在处的玻璃管与灯管处于同一平 面或同一曲面上，或向后弯曲位于灯管的后方；所述电极所在处的玻管的外径为灯管发 光部分的玻管外径的1一5倍，以容纳足够大面积的电极，使灯管工作时电极可提供按设 计要求的电流，而电极的工作温度不会过高，不会危及灯管的使用寿命，不会使阴极电 位降升高导致灯管发光效率下降，也不会因阴极溅射加速汞的消耗而使灯管寿命縮短。本专利技术的冷阴极荧光灯管一前一后交替绕制被排列于两个平面上，以縮小灯管的面 积，不会因灯管密度过高而使灯管工作温度过高导致发光效率下降。前后两层所述冷阴 极荧光灯管之间,设有用于提高灯管机械强度的至少一个固定物，该固定物为由玻璃、钢 化玻璃、金属、塑料或陶瓷制成的条状或柱状固定物，它和所述灯管之间垫有软胶，例 如硅胶、环氧树脂、硅橡胶、紫外线固化胶或塑料制成的的软质缓冲层。所述的冷阴极荧光灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光通量冷阴极荧光照明灯，包括：至少一支冷阴极荧光灯管；一个用于安装灯管的固定装置；至少一个驱动器及其外壳；和一个电连接装置；所述驱动器的输入端经引线和电连接装置相连，用于连接外电源，其输出端经引线与所述冷阴极荧光灯管的电极相连；所述灯管的固定装置和驱动器外壳把所述至少一支冷阴极荧光灯管、驱动器和电连接装置相互连接成一个照明灯，其特征在于：所述的至少一支冷阴极荧光灯管为管径５－１６ｍｍ的大管径冷阴极荧光灯管，灯管二端电极之间的灯管长度为灯管管径的２００－１０００倍；灯管电极发射电子的面积为１００－２０００ｍｍ↑［２］，电极发射电流与电极电子发射面积之比为０．０１－０．２ｍＡ／ｍｍ↑［２］，所述冷阴极荧光灯管的工作电流密度为０．８－８ｍＡ／ｍｍ↑［２］；工作频率为５０Ｈｚ－１００ｋＨｚ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛世潮，
申请(专利权)人：葛世潮，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]