气体放电灯专利技术综述

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 程 健



气体放电灯专利技术综述

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 程 健

【摘要】近年来，气体放电灯已是重要的电光源，利用越来越广。中国气体放电灯发明专利主要集中在皇家飞利浦、松下电器、优志旺电机、通用电气几家国际企业。各个企业的气体放电灯专利有其各自的特点。了解世界气体放电灯专利的发展状况，分析皇家飞利浦、松下电器、优志旺电机、通用电气的气体放电灯专利，对发展我国的电光源有着十分重要的作用。

【关键词】气体放电灯；专利；电子节能灯；无极灯

1　前言

气体放电灯是由气体、金属蒸汽或几种气体与金属蒸汽的混合放电而发光的灯。通过气体放电将电能转换为光的一种电光源。

气体放电灯可分为：（1）低气压放电灯：荧光灯（低压汞灯）、低压钠灯、无极灯；（2）高强度气体放电灯：荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、陶瓷金属卤化物灯。

其中荧光灯是最广泛、用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点。荧光灯的发光效率是白炽灯的4-5倍，寿命是白炽灯的3-8倍，是高效节能光源。

高强度气体放电灯：由于管壁温度而建立发光电弧，其发光管表面负载超过3W/cm2的放电灯。如高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。其中，金属卤化物灯是在高压汞灯和卤钨灯工作原理的基础上发展起来的新型高效光源，其基本原理是将多种金属卤化物加入到高压汞灯的电弧管中，使这些金属原子电离、发光。充入不同的金属卤化物，可以制成不同特性的光源。

气体放电灯的基本结构大同小异，都是由泡壳、电极和放电气体构成。泡壳内充有放电气体，泡壳与电极之间是真空气密封接。气体放电灯不能单独接到电路中去，必须与触发器、镇流器等辅助电器一起接入电路才能启动和稳定工作。

气体放电灯用途极为广泛，在工业、农业、医疗卫生和科学研究等领域都有广泛的用途，除作为照明光源之外，气体放电灯在摄影、放映、晒图、照相复制、光刻工艺、化学合成、塑料及橡胶老化、荧光显微镜、光学示波器、荧光分析、紫外探伤、杀菌消毒、医疗、生物栽培、固体激光等方面都有广泛应用。

2　气体放电灯专利状况分析

2.1专利量出现下降

在CNABS数据库和VEN数据库中分别统计了该领域近几年的公开量，如图1所示。

图1　专利公开量趋势图（统计于20140613）

图2　国内专利主要申请人（统计于20140613）

从图1可以看出，国际该技术领域公开量从2006年到2013年呈先上升后下降的趋势，其中2008年公开量达到顶峰，说明近年来有关气体放电灯的技术已发展较为成熟。相比较而言，国内申请的申请量从2006年到2013年也呈先上升后下降的趋势，但公开量于2009年达到顶峰，说明了国内该技术领域的理论和科技也已发展较为成熟，但稍滞后于国际。

2.2国内申请的主要申请人

在CNABS数据库中对截止于2014年6月13日的国内申请的申请人进行统计，将主要申请人绘于图2。从图2中，我们可以看出气体放电灯领域的前八申请人全为国外大公司，其中飞利浦遥遥领先，申请量达到1010件，剩下松下电器、奥斯兰姆、优志旺电机等公司的申请量较为平均。从此我们可以看出，国内公司与国外大公司还存在很大差距，申请量较少。

2.3主要研究领域

在CNABS数据库中对气体放电灯申请的分类号进行统计，其分布如图3所示。不出所料，一点组零部件占据了大部分。但让我们惊奇的是，H01J61/36有关管壳间部件的封接，引入线的封接占据第二位置，可见对与气体放电灯如何密封灯内气体是一大需要研究的问题。同时，对于密封气体的管壳也会是各大公司的研究重点，即分类号H01J61/30。除此之外，H01J61/04电极也是研究的热点，特别是日常经常使用的低压放电灯（又称荧光灯）的电极（H01J61/067），这关系到荧光灯的使用寿命等问题。

图3　主要分类分布（统计于20140613）

3　重点气体放电灯专利探讨

下面挑选2个主要申请人的典型专利申请，介绍其案情以及当前的研究进展。

申请号为201080039179.1的发明名称为带多个保护性包壳的紧凑型HID灯的专利申请，即为上述所说申请量第一的公司：皇家飞利浦电子股份有限公司，其对高强度放电灯中的泡壳（即管壳）进行改进。其具体技术方案为：一种高强度放电(HID)灯，其包括安置于抗氧化包壳内且受保护罩保护的放电腔室。保护罩封闭抗氧化包壳且因此封闭放电腔室以防止在放电腔室破损的情况下发射碎片。保护罩由在包壳一端通过对抗套环而张紧的压缩弹簧而定位于抗氧化包壳的周围，套环将包壳的另一端附连到灯基座。

本发明通过在放电腔室外设置一柱形的保护罩以防护碎片对外界的损害并保证放电灯的正常运行。可见，现在的研究重点已经从气体放电灯的主要结构转向了附属结构，以便可以稳定长寿命的使用，而且对环境无污染，对人无害。

申请号为2010102984488的专利申请的申请人为奥斯兰姆施尔凡尼亚公司，发明名称是感应耦合放电灯中的汞合金支撑件，奥斯兰姆施尔凡尼亚公司对感应耦合放电灯（即无极灯）中的汞合金支撑件进行改进，其技术方案是：一种感应耦合荧光放电灯，包括：透光罩，其具有凹状腔，所述凹状腔具有位于所述透光罩内侧的外表面；激励线圈，其位于所述凹状腔内；以及弹簧夹，其位于所述

凹状腔的外表面上，并且通过所述外表面上所述夹的弹簧作用附接到所述外表面，所述夹包括汞合金。

本发明就是通过提供一种新颖的汞合金支撑件以改善无极灯的光输出。值得一提的是，无极荧光灯产品均含有一定量的汞。汞是公认的有害物质，能对环境造成巨大的危害。为了制造新型绿色环保光源，各国科研人员正在积极寻找能够代替汞的材料。

4　总结

自从爱迪生1879 年发明碳丝白炽灯之后, 人造光源便进入一个崭新的时代。回顾20世纪的照明史, 卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高压氙灯、金属卤化物灯紧凑荧光灯、无极荧光灯和LED固体光源等新光源不断问世，可谓是日新月异。人造光源的出现被国际科技界公认为是现代文明社会一个重要的里程碑，现代科学技术的发展为电光源的创新奠定了一定的理论基础和实践条件，同时也提出生产具有特殊性能的各种新型电光源产品的需求。其中气体放电灯大放异彩，在各方面得到了广泛的应用。电光源科技发展的主要趋势是提高光源的发光效率，改善电光源的显色性，延长寿命，开发出体积小的高效节能光源。实现上述目的主要途径是进一步研究新的发光机理、开发研制出新型光源材料、采用新工艺开发新型电光源。

参考文献

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[2]陈育明,陈大华.LVD无极荧光灯[M].上海:复旦大学出版社,2009.

[3]陈大华.现代光源发展趋势[J].中国照明产业内参,2009.

[4]李广安,王海鸥.陶瓷金卤灯电弧管封排工艺及设备的研究[J].中国照明电器,2009.

[5]朱绍龙.高强度气体放电灯的研究动态[J].光源与照明,2002(01).