[发明专利]以积分电位差冷发射启动之荧光灯

说明书

荧光灯基本性质是希薄气体放电间接激励管壁所敷荧光粉发光之灯管。在工作状态下内阻低，启动前内阻无限大，有负阻效应，它的启动电压与熄灭电压不同，有时相差很大。负载电压在管内分佈不匀，有多个电位降区。其中最主要的是等离子体位降区及阴极位降区，等离子体位降区是照明工作主要部份。等离子体是良导体，但它有一定的电位降。等离子体电位降为0.164伏/毫米。荧光灯在工作时有一个灯管工作电压范围，如现有40瓦灯具。工作电压范围值为113至93伏，中间值为103伏。传统设计并没有将220伏市电压值全部加在灯管上。

阴极位降区为空间电荷区，是虚阴极，是耗能区，它使荧光灯具起动困难。传统之设计是灯管实际工作电压小于市电220伏之半数，余下多半数是降落在铁芯镇流器上，利用镇流器在起辉器断路之瞬间产生高于市电220伏数倍反峰电压，将灯管导通照明。

如所周知，镇流器笨重价高、耗电大，不能即时启动，启动时有拍击声等不利因素。

纵观上述，根据其工作特点，我们可将220伏市电压全部设计降落在等离子体上，这样等离子体之长度约为220÷0.164等于一米三五。则整支灯管长度约有一米五六。此长度在家庭室内照明是可接受的。将负载电压全部设计降落在等离子体上，这种观点是荧光灯系统中经济效率最高的一种方式。

市电压全部加于灯管等离子体上，启动的问题如何办？

《88205266快电子真空器件》申请案所述之结构方案即积分电位差冷发射方式应该可以转用于本案所述之荧光灯照明器具上，因为二者之基本要求是相同时：即向密闭空间注入脱离金属导体之发射电流，以利于控制或使用。积分电位差冷发射可以轻易地消除阴极位降区。就不须要像传统所探用的高反峰电压来击穿灯管照明。

冷阴极〔2〕是敷有氧化镁发射膜电极。此项技术是早在1956年于国外已研制成功。

灯管基本结构是一对相对设置在一定距离上的负屏极〔1〕和正屏极〔3〕，发射电子之冷阴极〔2〕置于此对负屏极〔1〕和正屏极〔3〕之间，靠近负屏极〔1〕。冷阴极〔2〕与负屏极〔1〕之间之距离即为冷阴极真空放大管之屏流依赖于屏压3/2方公式中之积分常数项C₂，外部电路中电阻比值R₁÷R₂即为积分常数项C₁。此C₁与C₂之协同作用即为积分电位差冷发射之基础。

荧光灯探用积分电位差冷发射方式是最适宜工作在于池、蓄电池直流电源上的。灯管体积小、结构简单。如用3伏干电，等离子体长度设计为3÷0.164＝18.3毫米。只用一组负屏极〔1〕、冷阴极〔2〕、正屏极〔3〕、外部电路上两只电阻R₁、R₂组成积分电位器。亦可在R₁之上即与正电压相联之点插入一只普通可变电位器R以调节亮度。

当用于交流市电时，则在灯管两端各安置一组左负屏极〔1〕，左冷阴极〔2〕；右负屏极〔1〕、右冷阴极〔2〕、这时若左侧线端电位为负之瞬间，则右负屏极〔1〕与右冷阴极〔2〕均担当右正屏极〔3〕之功能；反之、右侧线端电位为负之瞬间，左侧左负屏极〔1〕、左冷阴极〔2〕均担当左正屏极〔3〕之功能。

冷阴极〔2〕是发射电子用的，不要求它担当正屏极〔3〕之职能。但当左、右电极任一电极处在正电位时，为了减少冷阴极〔2〕之通过电流，或最好冷阴极〔2〕处于正电位之瞬间不通电流。在冷阴极〔2〕电路中设置半导体两极管，两极管符号中箭头所示方向为导通方向，反之阻值增高，当负屏极〔1〕处在正电位时为了便于通流，亦可在负屏极〔1〕之内侧表面，即与冷阴极〔2〕同侧，设置一些放电尖端，以减少阳极位降，减少流向冷阴极〔2〕之管流。

荧光灯亦包括气光灯在内是适宜使用直流供电，而不适于交流供电的。因交流正弦电压瞬时值不断涨落，使得灯光闪动，为了减少正弦电流对灯光之闪动，供电电路上增加蓄能电容器C。

附图一为工作原理图：由于R₂两端是一个微电位差微U。所以冷阴极〔2〕是无法直接接到电源内部，冷阴极〔2〕之实际联接线可如附图二所示。荧光灯、气光灯其放电特性曲线图上，除了前述阴极位降、等离子体位降外，还有其他位降区，如阳极位降，为了减少阳极位降之消极影啊，在正屏极〔3〕内侧面安置部份放电尖端以利于流通。