离子静止型冷阴极萤光灯照明系统技术方案

本发明专利技术涉及一种离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，该系统是在一冷阴极萤光灯管内形成一径向直流电场，以令该灯管内游离出来的电子，得加速与气体原子产生频繁碰撞，产生足够能量，游离该灯管内气体的电子，并令灯管内游离出的汞离子（Ｈｇ↑［＋２］）及氩气游离出的氩离子（Ａｒ↑［＋２］），因该径向直流电场的作用，在接近灯管内壁的一萤光体镀层表面时，径向速度变为零，以防止其撞击该萤光体镀层的萤光体原子，避免发生该萤光体镀层表面产生非晶萤光层，或该汞离子嵌入该萤光体内的情事，及藉一轴向反等效直流电场，避免汞累积于电极，以延长灯管寿命，并有效延长该萤光体镀层的使用寿命，令该灯管的亮度因该径向直流电场所提供的额外能量，而获得进一步改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷阴极萤光灯照明系统，尤指一种在冷阴极萤光灯管内形成一行向直流电场，以使该灯管内电极及气体游离出来的离子，因该径向直流电场的作用，在接近该灯管内壁均匀涂布的一萤光体镀层表面时，速度变为零，呈现静止状态，并藉轴向反等效直流电场，避免汞累积于电极，以延长萤光灯管的寿命。
技术介绍
目前一般萤光灯照明系统，如图1所示，其玻璃灯管10主要是用以形成一密闭空间，该空间主要充满氩(argon，简称Ar)等惰性气体(其气压约为大气压力的0.3％)及微量汞(mercury，简称Hg)，该灯管内壁涂布有微粒萤光体镀层11(Phosphor Layer)，其材质包含锰硅酸锌结晶(Zinc Silicate，Zn2SiO4:Mn，直径约2微米)，以作为可见光的发光物质；该灯管10的两端分别设有由钨丝构成的灯丝121、122(兼作阴极Cathode)，各该灯丝121、122的一端分别穿过一绝缘栓123连接至一起动器13(starter)，其另一端则分别穿过一绝缘栓123通过一安定器(ballast)14及一切换开关15(Switch)连接至一交流电源16。如图2所示，该起动器13主要是由一小型霓虹灯130及一并联电容器C所构成，该小型霓虹灯内充满氖(neon，简称Ne)，并设有二电极131、132，该二电极131、132间于休止期间呈开路状态，其中该电极132是由双金属片制成，受热后变形弯曲，可接触另一电极131达成短路的目的；该安定器14是一电感器，以绝缘铜线绕于一软磁铁心而成，是用以配合该交流电源16及安定器14，控制该起动器13的电流I13及灯管10的电流，以避免该起动器13及灯管10失效。如图1所示，该照明系统的作动步骤如下(1)当该切换开关15被接通后，该起动器13的电极131、132间的氖放电发热，立刻使该双金属片的电极132受热而变形弯曲，而与另一电极131接通，形成短路状态，迫使该起动器的电流I13流经该灯丝121、122，令其发热升温而发出大量热电子，但此时由于该安定器14的控制，使得该灯管10两端的电压，不足以令该灯管IO内的电流导通而发光。(2)稍后，因该二电极131、132短路，其间的氖，因失去电压，而停止放电及发热，导致该双金属片的电极132因降温而跳离另一电极131，瞬间切断流经该起动器13、灯丝121、122及安定器14的电流I13。(3)该安定器(电感器)14因电流I13突然消失，乃配合该起动器13的电容器C振荡出一约1500伏的电压，该电压大部份是由该安定器14所吸收，约600伏跨于如图1所示的a、b两点间，并维持此一电压值一段时间，该电压值不足以触发该起动器13，但足以迫使该灯管10内的热电子激起光电效应(photoelectriceffect)，进而令氩进行连锁气体放电(gas discharge)而产生氩离子Ar+2及氩电子ea-，该氩电子ea-所具有的能量，足以令汞进行连锁气体放电，而产生大量汞离子Hg+2及汞电子eh-，各该粒子(particle)各自飞窜，互相碰撞生灭，终致于该灯管10内形成一动态平衡(equilibrium)的等离子体(plasma)，其中汞电子eh-携带波长2537埃(A，即10-10m)的汞紫外光(ultrayiolet light)能，而氩电子ea-则携带其特性的紫外光能。当前述各种粒子飞抵碰撞该灯管10内壁的该萤光体镀层11时，将分别对其中的萤光体产生不同的效应。其中氩电子ea-无法令该萤光体发光，波长2537埃的汞电子eh-。则依Stokes Law及下列量子论公式，与该萤光体进行光电效应ΔW=hcλ············(1)]]>而令萤光体发出380～780埃的可见光，达到照明的目的。在公式(1)中，ΔW代表电子释放的激发能；h代表plank常数，为6.62517*10-34焦耳.秒；c代表光速，为3*108米/秒；λ代表波长，单位为米。由于，图1所示的照明系统是藉热阴极(hot cathode)的热电子激活发光程序，故此种传统的照明系统又名“热阴极萤光灯照明系统”(hot cathode fluorescent lighting system，简称HCFL)。该萤光体镀层11为结晶型结构，各原子定位于晶格中，受到外来辐射(如上述波长2537埃的紫外光)激发后，发出可见光。因此，若该晶体结构不变，则此一功能将继续存在。惟若受高动能的汞离子及氩离子撞击(bombardment)后，晶格中的原子极易逸出晶格，而导致该萤光体镀层11表面产生非晶萤光层(amorphous layer)，该非晶萤光层不仅失去发出可见光的功能，反而会吸收外来的辐射能，故该非晶层(amorphous layer)厚度依下列公式计算S=CtI·········(2)]]>其中I代表通电电流，t代表通电时间，C代表该萤光体对抗该等撞击而不位移的安定系数，S代表非晶层厚度。当该非晶层厚度渐次增大时，该萤光体镀层11亮度将渐次降低。汞离子将于撞击后，埋入萤光层内，而此埋入动作是非可逆反应。故前述萤光层的非晶化及汞原子埋入现象，将导致该萤光体镀层11的发光亮度B，依下列公式递减BtB0=exp(-αtI)·········(3)]]>其中Bt代表时间点t的亮度，Bo代表原始亮度，α代表非晶层的光吸收常数。由于在前述公式中，α及C为定值，I在通电期间大致不变，故可合并成一系数，得到下列Lehmann公式BtB0=exp(-t/v)·········(4)]]>ν＝1/(C2α2I)此一公式，是由Willi Lehlmann于1983年2月在J.Electrochem Soc.期刊中提出，并经Osamu Tadaetal.于1984年6月在J.Electrochem Soc.期刊中证实无误。因此，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，其特征在于：该系统是在一冷阴极萤光灯管内形成一径向直流电场，以令该灯管内等离子体中的带正电离子，因该径向直流电场的作用，而在接近该灯管内壁均匀涂布的一萤光体镀层表面时，其径向速度变为零，呈现径向静止状态。

【技术特征摘要】
1.一种离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，其特征在于该系统是在一冷阴极萤光灯管内形成一径向直流电场，以令该灯管内等离子体中的带正电离子，因该径向直流电场的作用，而在接近该灯管内壁均匀涂布的一萤光体镀层表面时，其径向速度变为零，呈现径向静止状态。2.按照权利要求1所述的离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，其特征在于，该系统包含一导电镀层，其涂布在该灯管内壁，介于该灯管内壁及该萤光体镀层间；一中心电极，其配置在该灯管内的中央位置处；一主直流电源，设在该灯管外，其正极连接至该导电镀层，其负极连接至该中心电极，以在该导电镀层及该中心电极间形成径向直流电场，令电极及气体游离出来的离子，因该径向直流电场的作用，在接近萤光体镀层表面时，径向速度变为零，呈现径向静止状态。3.按照权利要求1所述的离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，其特征在于在该冷阴极萤光灯管内建立一轴向反等效直流电场。4.按照权利要求3所述的离子静止型冷阴极萤光灯照明系统，其特征在于，该系统包含二电极，分别设在该冷阴极萤光灯管的两端；一主电源，用以供应直流或交流电；一轴向反等效电场电源，其与该主电源相连接，且跨接在该二电极上，以在该二电极间形成该轴向反等效直流电场，其极性是配合该主电源所建立的一轴向等效直流电场的极性，令该轴向反等效直流电场恰可抵消该灯管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓明进，
申请(专利权)人：邓明进，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]