[发明专利]作为荧光管替代物的冷阴极照明设备

说明书

相关申请

本申请要求2009年10月27日提交的序列号为61/255,180的美国专利申请和2010年4月23日提交的序列号为12/766,440的美国专利申请的优先权，其内容通过引用并入本文。

背景技术

图1示出了现有技术的一个示例性荧光照明器材100。在照明器材100中，在每一端通过支撑件108A和108B支撑荧光管102，支撑件108A和108B还提供了从电源112到管102的电连接。器材100还包括启辉器设备106和镇流器104，启辉器设备106预热和在管102中“触发”电弧以开始发光，因为管102具有负电阻率，所以只要电弧被触发，镇流器104就使管102的电压升高且控制通过管102的电流。

一旦在管102中触发电弧，电子就与装在管中的气体（通常是汞蒸气）的原子相碰撞，因此能量被传递给原子，使原子的外层电子跃迁到更高能级。当原子的电子回到其更稳定的较低能态时，将主要在光谱的紫外线（UV）区域中的波长处（主要在253.7nm和185nm波长处）发出光子，人眼看不到该光子。这些光子被涂覆在管102内侧上的荧光材料所吸收，并且在人眼可见的波长处再次发光。

当打开灯时，启辉器设备106电加热阴极110A和110B，以发射电子。这些电子与围绕阴极的管102内的惰性气体原子相碰撞且使其离子化，以通过碰撞电离过程形成等离子。由于雪崩电离，离子化后的气体的电导率快速增加，以当触发电弧时使更高电流流过灯。然后镇流器104限制通过管102的电流以防止过热。

图2示出了现有技术的示例性冷阴极照明装置200，包括冷阴极发光管202和逆变器204。电极201A和210B位于管202的相反两端，逆变器204和/或变压器产生施加到电极210两端的高压交流电（AC）。霓虹灯是冷阴极照明装置200的实施例。

在许多照明装置中，因为所施加的电是交流电，所以电极210在阳极和阴极之间交替操作，并且在原子回到其静止状态之前管202中的气体（例如氖或汞蒸气）电离产生光。

发明内容

在一个实施方式中,冷阴极照明设备是荧光管替代物。照明设备具有透明管和冷阴极，冷阴极形成为具有电子发射表面且通过透明管中心的线或杆。引出栅形成为环绕冷阴极且与冷阴极间隔开，引出栅的外径小于透明管的内径。阳极形成于透明管的内表面上，并且包括荧光材料和导电材料。第一端部单元具有被封装在介电材料中的第一功率转换电路。第一功率转换电路具有与冷阴极、引出栅和阳极的每一个的电连接。在透明管中保持真空，第一功率转换器将应用于设备的电功率转换成应用于冷阴极的第一电势、应用于引出栅的第二电势和应用于阳极的第三电势。电子被从冷阴极发射并且朝向阳极加速，光从荧光管替代物的发光设备发出。

在另一个实施方式中，描述了制作发光设备的方法。形成透明管，将阳极应用于透明管内部。形成第一端部单元，以包括被封装在介电材料中的第一功率转换器电路、具有抽真空管的第一管端部和第一馈通插脚。由介电材料形成第二端部单元，以包括具有第二馈通插脚的第二管端部。由（a）导线、（b）导电杆、（c）导电管、（d）涂有导电材料的非导电杆和（e）涂有导电材料的非导电管中的一个形成具有发射表面的冷阴极。形成内径大于冷阴极外径的基本圆筒形引出栅。将冷阴极插入引出栅的中心。将第一端部单元电和机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第一端。将第二端部单元机械地附接至冷阴极与引出栅的组件的第二端。将第一和第二端部单元、冷阴极与引出栅的组件插入到透明管中，第一管端部附接至透明管的第一端，第二管端部附接至透明管的另一端。将透明管抽成真空和密封，将第一和第二端盖应用于透明管的第一和第二端。