高能效灯制造技术

一种照明灯管，其提供从阳极（14）至阴极（16）的路径，其中电子的动能基本上保持在可见光子的激发能量范围内，尤其是黄色光的激发能量范围内。磁体（20、22）被安排成提供基本上垂直于阳极与阴极之间电场的磁场。沿所述路径正交的电场和磁场提供了将电子加速，但限制最大动能的值。可以在所述灯管中提供低压气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高能效灯，并且更具体地，但并非排他地，涉及利用电子和气体粒子的碰撞来产生光子的灯。
技术介绍
常规的灯包括白炽灯和包括荧光灯的各种放电灯。荧光灯包括被加热至其明亮地发光的温度的灯丝。放电灯通常包括填充一种合适的气体(或多种气体)的玻璃灯管，其中电子以其动能的一部分被转移到气体分子上的方式被加速，从而将其中的电子激发到合适的能级。然后，被激发的电子返回到它们初始能级，同时释放光子。在量子物理学中这个过程是众所周知的。荧光灯通常通过使用在其外壁上的涂层在被电子或紫外线辐射轰击时发光或发出荧光来增强效果，从而可以将通过碰撞释放的另外的不可见的能量转化成可见光，并且提高效率。更具体地，气体放电灯是借助通过电离气体(即等离子体)进行放电以生成光的人造光源的家族。通常，这样的灯使用惰性气体，例如氩、氖、氪或氙，或这些气体的混合物。大多数灯被填充另外的材料，水银，钠，和/或金属卤化物。在操作中，气体被电离，并且被灯管中电场加速的自由电子与气体和金属原子碰撞。在所述气体和金属原子周围循环的一些电子被这些碰撞激发，将它们带入更高的能级。当电子回落到其初始状态时，其发射光子，产生可见光或紫外线辐射。然后，紫外线辐射可以被如上讨论的灯玻璃表面内侧上的荧光涂层转换为可见光。荧光灯或许是最有名的气体放电灯。气体放电灯提供较长的寿命和较高的发光效率，但是与荧光灯相比制造更加复杂，并且它们需要电子设备提供通过气体的适当的电流。所有上述常规灯的缺点是它们相对低的效率。荧光灯具有8%的效率，甚至最高效的荧光灯也很少超过22%。测量效率的另一个方法是以所使用的每瓦电能生成的流明计。标准的钨丝白炽灯达到大约15流明/瓦，而钨卤素灯可以达到高达30流明/瓦，并且荧光灯达到100流明/瓦的最大值。高压钠灯产生150流明/瓦，并且低压钠灯甚至更高率，产生高达200流明/瓦，但是缺点在于它们提供非常差的显色性，因此主要地被用作街道照明。在所有的情况下，相对大量的能量以热能形式被转化和消耗，这显然是不理想的。在各种气体放电灯中，在碰撞期间在电离气体粒子中大量能量被损失掉，大部分电子未达到产生激发的适当能量。应当指出的是人眼对黄色特别敏感，因此即使特定灯整体不是高效的，如果其产生不成比例数量的黄色，那么在流明/瓦方面它是更加高效的。标准荧光等管具有小于IV/厘米的电场，在其影响下离子从阳极移动至阴极。离子轰击阴极，并且在通往阳极的路径上具有较低能量的许多自由电子与气体粒子碰撞从而不生成光子。气体粒子电离本身是浪费能量的。总体上，对于在阳极和阴极之间电子通道中的电子存在较少的控制。
技术实现思路
本实施方式可以提供从阴极到阳极的路径，其中可以对电子进行控制，以便使电子的动能基本上保持在激发能量的范围内，从而在希望的光谱中高效地生成光。根据本专利技术的一个方面，提供了一种照明灯管(照明管，lighting tube)，具有第一端部和第二端部，在它们之间限定纵向长度，并且包括:沿所述灯管纵向安排的场阳极(anode)和场阴极(cathode)，以便提供电场；沿所述灯管纵向安排的磁体，以便提供磁场，所述磁体被安排成使得所述磁场基本上垂直于所述电场；电场和磁场一起提供沿所述灯管纵向的电子路径，并且场阳极和/或场阴极在提供为在灯管玻璃上的平滑透明涂层，例如氧化锡涂层。可替代地，场阳极和场阴极中至少一个被成形以包括非均匀性。在实施方式中，场阴极包括所述成形以提供非均匀性。在实施方式中，磁场是基本上均匀的。在实施方式中，磁体以规则间隔安排，以便提供基本上均匀的场。在实施方式中，规则间隔具有15毫米的数量级。在实施方式中，电场具有200伏/厘米的数量级。在实施方式中，磁场具有在300高斯到1000高斯数量级内的范围。实施方式可以包括发射阴极，以便为路径提供电子发射。在实施方式中，发射阴极是热阴极，并且场阴极是冷阴极。在实施方式中，场阳极和场阴极中至少一个包括网格。在实施方式中，第一和第二端部被连接，以便提供连续路径。所述灯可以是低压灯管，并且可以具有2Tor、lTor和0.5Tor范围内的压力。所述灯可以由直流电流操作。所述灯可以具有横向直径，并且其中纵向长度相对于横向直径的比率具有50:1或更大的数量级。根据本专利技术的第二实施方式，提供了照明灯管，具有第一和第二端部并且包括:沿所述管纵向安排的场阳极和场阴极，以便提供电场；沿所述管纵向安排的磁体，以便提供磁场，所述磁体被安排成使得磁场基本上垂直于电场；电场和磁场一起提供沿所述管纵向的电子路径；所述灯管是低压灯管，具有不超过2Tor的压力。发射阴极可以为该路径提供电子发射。阴极可以是电子枪装置的一部分，其中电子流量被格栅加速进入灯管中。在实施方式中，电子枪被屏蔽，然后，等离子体可以在所述枪内形成。在实施方式中，发射阴极是热阴极。生成等离子体的发射的加速电子由气体分子释放另外的电子，从而增加电子流量。在实施方式中，发射阴极与场阴极隔开。在实施方式中，第一和第二端部被连接，以便提供连续路径。所述照明灯管可以具有横向直径，并且纵向长度相对于横向直径的比率可以具有100:1的数量级。根据本专利技术的第三方面，提供了照明方法，包括:在具有纵向长度的密闭空间内；提供基本上均匀的磁场， 提供电场，在一个实施方式中所述电场是均匀的，并且在可替代的实施方式中，包括非均匀性，电场和磁场被设置成沿纵向长度彼此正交；以及将发射阴极放置在纵向长度的位置，以便在正交场的影响下提供电子沿纵向长度行进。所述方法可以包括选择场的值，以便将电子动能限于希望波长光子的激发能量，从而提供将电子碰撞高效地转化成光子。所述方法可以包括在发射阴极提供不超过20mA/平方厘米的电流密度。所述方法可以包括向发射阴极提供电力，所述电力不超过提供给灯总电力比例的组的一个成员，该组由以下组成:50%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%和5%。除非另外限定，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。本文提供的材料、方法和实施例仅是示例性的，并非旨在进行限制。本文使用的词语“示例性的”是指“用作例子、示例或说明”。描述为“示例性的”任何实施方式不必解释为比其他实施方式优选或有利，和/或排除结合来自其他实施方式的特征。本文使用的词语“可选地”是指“在一些实施方式中提供，而在其他实施方式中不提供”。本专利技术的任何具体实施方式可以包括多个“可选的”特征，除非这样的特征发生冲突。附图说明在此仅以举例方式，通过参考附图，对本专利技术进行说明。现在详细地专门参考附图，应当强调的是示出的细节是作为举例，并且仅用于本专利技术优选实施方式的说明性讨论的目的，而且被提出以便提供被认为是对于本专利技术原理和概念方面最有用和最容易理解的说明的事物。在这个方面，不想示出比对本专利技术的基本理解所需要的更详细的本专利技术的结构细节，结合附图的说明使本领域的技术人员明白在实践中如何体现本专利技术的几个形式。在附图中:图1是说明根据本专利技术实施方式，具有交叉电场和磁场的灯管的简化示意图；图2是显示在交叉的电场和磁场中典型电子路径的理论图；图3A是在图1的交叉的电场和磁场中带电粒子的电子路径上的速度或动能的理论图；图3B是常规放电灯的能量的理论图；图3C是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.24 US 12/861,854;2010.08.24 US 61/376,2711.一种照明灯管，具有第一端部和第二端部，在它们之间限定了纵向长度，并且包括: 沿所述灯管纵向安排的场阳极和场阴极，以便提供电场； 沿所述灯管纵向安排的磁体，以便提供磁场，所述磁体被安排成使得所述磁场基本上垂直于所述电场； 所述电场和磁场一起提供沿所述灯管纵向的电子路径，并且其中所述场阳极和所述场阴极中至少一个包括在所述灯管表面上的平滑涂层。2.根据权利要求1所述的照明灯管，其中所述磁场是基本上均匀的。3.根据权利要求2所述的照明灯管，其中所述磁体以规则间隔安排，以便提供所述基本上均匀的场。4.根据权利要求3所述的照明灯管，其中所述规则间隔具有15mm的数量级。5.根据权利要求1所述的照明灯管，其中所述电场具有200伏/cm的数量级。6.根据权利要求1所述的照明灯管，其中所述磁场具有在300高斯至1000高斯的数量级内的范围。7.根据权利要求1所述的照明灯管，进一步包括发射阴极，用来为所述路径提供电子发射。8.根据权利要求7所述的照明灯管，其中所述发射阴极包括多个分立的阴极和横过所述枪宽度的插入间隔。9.根据权利要求7所述的照明灯管，进一步包括所述发射阴极附近的栅格，用于加速来自所述发射阴极的电子。10.根据权利要求9所述的照明灯管，其中所述栅格包括氧化镁。11.根据权利要求9所述的照明灯管，进一步包括在所述发射阴极周围的屏蔽体。12.根据权利要求7所述的照明灯管，其中所述发射阴极是热阴极，并且所述场阴极是冷阴极。13.根据权利要求1所述的照明灯管，其中所述平滑涂层包括氧化锡的透明层。14.根据权利要求1所述的照明灯管，其中所述第一和第二端部被连接，以便提供连续路径。15.根据权利要求1所述的照明灯管，是低压灯管。16.根据权利要求15所述的照明灯管，具有不超过由以下组成的组中一个成员的压力:2Tor>ITor 和 0.5Tor。17.根据权利要求1所述的照明灯管，由直流电流操作。18.根据权利要求1所述的照明灯管，具有横向直径，并且其中所述纵向长度相对于所述横向直径的比率具有50:1或更大的数量级。19.一种照明灯管，具有第一端部和第二端部，在它们之间限定纵向长度，并且包括: 沿所述灯管纵向安排的场阳极和场阴极，以便提供电场； 沿所述灯管纵向安排的磁体，以便提供磁场，所述磁体被安排成使得所述磁场基本上垂直于所述电场； 电子枪，包括发射阴极，和电子加速栅格，所述电子加速栅格被定位用于将来自所述电子枪的...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚伯拉罕·埃马努埃尔，
申请(专利权)人：耶合奥灯具创造有限公司，
类型：
国别省市：