氣體放電燈專利技術綜述

國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心 程 健

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氣體放電燈專利技術綜述

國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心 程 健

【摘要】近年來，氣體放電燈已是重要的電光源，利用越來越廣。中國氣體放電燈發明專利主要集中在皇家飛利浦、松下電器、優志旺電機、通用電氣幾家國際企業。各個企業的氣體放電燈專利有其各自的特點。了解世界氣體放電燈專利的發展狀況，分析皇家飛利浦、松下電器、優志旺電機、通用電氣的氣體放電燈專利，對發展我國的電光源有著十分重要的作用。

【關鍵詞】氣體放電燈；專利；電子節能燈；無極燈

1　前言

氣體放電燈是由氣體、金屬蒸汽或幾種氣體與金屬蒸汽的混合放電而發光的燈。通過氣體放電將電能轉換為光的一種電光源。

氣體放電燈可分為：（1）低氣壓放電燈：熒光燈（低壓汞燈）、低壓鈉燈、無極燈；（2）高強度氣體放電燈：熒光高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、陶瓷金屬鹵化物燈。

其中熒光燈是最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結構簡單、光效高、發光柔和、壽命長等優點。熒光燈的發光效率是白熾燈的4-5倍，壽命是白熾燈的3-8倍，是高效節能光源。

高強度氣體放電燈：由于管壁溫度而建立發光電弧，其發光管表面負載超過3W/cm2的放電燈。如高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。其中，金屬鹵化物燈是在高壓汞燈和鹵鎢燈工作原理的基礎上發展起來的新型高效光源，其基本原理是將多種金屬鹵化物加入到高壓汞燈的電弧管中，使這些金屬原子電離、發光。充入不同的金屬鹵化物，可以制成不同特性的光源。

氣體放電燈的基本結構大同小異，都是由泡殼、電極和放電氣體構成。泡殼內充有放電氣體，泡殼與電極之間是真空氣密封接。氣體放電燈不能單獨接到電路中去，必須與觸發器、鎮流器等輔助電器一起接入電路才能啟動和穩定工作。

氣體放電燈用途極為廣泛，在工業、農業、醫療衛生和科學研究等領域都有廣泛的用途，除作為照明光源之外，氣體放電燈在攝影、放映、曬圖、照相復制、光刻工藝、化學合成、塑料及橡膠老化、熒光顯微鏡、光學示波器、熒光分析、紫外探傷、殺菌消毒、醫療、生物栽培、固體激光等方面都有廣泛應用。

2　氣體放電燈專利狀況分析

2.1專利量出現下降

在CNABS數據庫和VEN數據庫中分別統計了該領域近幾年的公開量，如圖1所示。

圖1　專利公開量趨勢圖（統計于20140613）

圖2　國內專利主要申請人（統計于20140613）

從圖1可以看出，國際該技術領域公開量從2006年到2013年呈先上升后下降的趨勢，其中2008年公開量達到頂峰，說明近年來有關氣體放電燈的技術已發展較為成熟。相比較而言，國內申請的申請量從2006年到2013年也呈先上升后下降的趨勢，但公開量于2009年達到頂峰，說明了國內該技術領域的理論和科技也已發展較為成熟，但稍滯后于國際。

2.2國內申請的主要申請人

在CNABS數據庫中對截止于2014年6月13日的國內申請的申請人進行統計，將主要申請人繪于圖2。從圖2中，我們可以看出氣體放電燈領域的前八申請人全為國外大公司，其中飛利浦遙遙領先，申請量達到1010件，剩下松下電器、奧斯蘭姆、優志旺電機等公司的申請量較為平均。從此我們可以看出，國內公司與國外大公司還存在很大差距，申請量較少。

2.3主要研究領域

在CNABS數據庫中對氣體放電燈申請的分類號進行統計，其分布如圖3所示。不出所料，一點組零部件占據了大部分。但讓我們驚奇的是，H01J61/36有關管殼間部件的封接，引入線的封接占據第二位置，可見對與氣體放電燈如何密封燈內氣體是一大需要研究的問題。同時，對于密封氣體的管殼也會是各大公司的研究重點，即分類號H01J61/30。除此之外，H01J61/04電極也是研究的熱點，特別是日常經常使用的低壓放電燈（又稱熒光燈）的電極（H01J61/067），這關系到熒光燈的使用壽命等問題。

圖3　主要分類分布（統計于20140613）

3　重點氣體放電燈專利探討

下面挑選2個主要申請人的典型專利申請，介紹其案情以及當前的研究進展。

申請號為201080039179.1的發明名稱為帶多個保護性包殼的緊湊型HID燈的專利申請，即為上述所說申請量第一的公司：皇家飛利浦電子股份有限公司，其對高強度放電燈中的泡殼（即管殼）進行改進。其具體技術方案為：一種高強度放電(HID)燈，其包括安置于抗氧化包殼內且受保護罩保護的放電腔室。保護罩封閉抗氧化包殼且因此封閉放電腔室以防止在放電腔室破損的情況下發射碎片。保護罩由在包殼一端通過對抗套環而張緊的壓縮彈簧而定位于抗氧化包殼的周圍，套環將包殼的另一端附連到燈基座。

本發明通過在放電腔室外設置一柱形的保護罩以防護碎片對外界的損害并保證放電燈的正常運行。可見，現在的研究重點已經從氣體放電燈的主要結構轉向了附屬結構，以便可以穩定長壽命的使用，而且對環境無污染，對人無害。

申請號為2010102984488的專利申請的申請人為奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司，發明名稱是感應耦合放電燈中的汞合金支撐件，奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司對感應耦合放電燈（即無極燈）中的汞合金支撐件進行改進，其技術方案是：一種感應耦合熒光放電燈，包括：透光罩，其具有凹狀腔，所述凹狀腔具有位于所述透光罩內側的外表面；激勵線圈，其位于所述凹狀腔內；以及彈簧夾，其位于所述

凹狀腔的外表面上，并且通過所述外表面上所述夾的彈簧作用附接到所述外表面，所述夾包括汞合金。

本發明就是通過提供一種新穎的汞合金支撐件以改善無極燈的光輸出。值得一提的是，無極熒光燈產品均含有一定量的汞。汞是公認的有害物質，能對環境造成巨大的危害。為了制造新型綠色環保光源，各國科研人員正在積極尋找能夠代替汞的材料。

4　總結

自從愛迪生1879 年發明碳絲白熾燈之后, 人造光源便進入一個嶄新的時代。回顧20世紀的照明史, 鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓氙燈、金屬鹵化物燈緊湊熒光燈、無極熒光燈和LED固體光源等新光源不斷問世，可謂是日新月異。人造光源的出現被國際科技界公認為是現代文明社會一個重要的里程碑，現代科學技術的發展為電光源的創新奠定了一定的理論基礎和實踐條件，同時也提出生產具有特殊性能的各種新型電光源產品的需求。其中氣體放電燈大放異彩，在各方面得到了廣泛的應用。電光源科技發展的主要趨勢是提高光源的發光效率，改善電光源的顯色性，延長壽命，開發出體積小的高效節能光源。實現上述目的主要途徑是進一步研究新的發光機理、開發研制出新型光源材料、采用新工藝開發新型電光源。

參考文獻

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