[實用新型]一種直螺旋套筒式電極

有效

• 申請號: 201320167508.1
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN203242600U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 居家奇;陳枕流;劉洋;梁榮慶
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01J61/06
• 分類號: H01J61/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本實用新型屬于紫外線技術領域，具體涉及一種直螺旋套筒式電極。?

背景技術

由于紫外線燈管能夠同時產生高效UV-C短波段長紫外（200~280nn）輻射殺菌（破壞細菌的外表膜，使其脫水死亡）和VUV真空紫外（200nm以下）逸出，與空氣中的氧結合，產生臭氧，臭氧能夠分解空氣中有害的笨、酚、甲醛等物質。因此，人們生活領域所用的紫外線殺菌消毒燈管種類很多，從管型上分別主要是直管和緊湊型，從陰極發射機理上區分主要有熱陰極和冷陰極。由于熱陰極發射效率高，相對管長、管徑和整燈相同輸入功率的前提下可以獲得更高的紫外輻射效率，所以熱陰極紫外線燈管無論是對空氣、空間殺菌消毒，還是對水的殺菌消毒都占據了絕對大比例的份量。?

此外，還有一種是冷陰極紫外線燈管，一般制作成為小型便于保管、攜帶的紫外殺菌裝置。由于科學技術是一把雙刃劍，一方面是科學技術的不斷進步給人類帶來極大的物質享受和便宜，一方面又破壞了生態平衡，引發細菌滋生和有害無機物質泛濫，如笨、酚、醛等對人們生活環境的“圍城”，不得不使得人們產生心理恐慌，對家居和外出希望有一種適宜的（如小型便于攜帶）紫外線裝置，隨時對自己長期或臨時居住的生活環境殺菌消毒，提高生存質量，滿足生理和心理上的需要。?

但是，熱陰極紫外線燈管的制作自問世以來一直沿襲熱陰極熒光燈的設計理念和制作工藝，如最關鍵的陰極也是采用一條燈絲與燈管管徑水平橫裝（行業內稱為“平絲”），涂覆三元碳酸鹽電子粉后在排氣車上燈絲通電分解；分解溫度控制在600~950℃、分解氣氛是10^-1~10^-2乇（1乇=133.3帕）。?

由于溫度易控制但氣氛難把握。這個10^-1~-2乇的壓力是遠遠大于系統的抽氣壓力（系統為負壓力，抽氣真空度在10^-3~-6帕），而且此壓力形成完全是由三元碳酸鹽電子粉通電分解時釋放出來的二氧化碳氣的壓力構成（目前受傳統燈絲通電制作工藝的控制電子份量，燈絲上涂覆的電子份量極其有限，分解時釋放的二氧化碳氣體也有限，難以滿足這個10^-1~-2乇的壓力，因此，分解后的陰極電子粉層結構較松散，燈管啟動時不耐正離子轟擊，易于濺射，工作時也易于蒸散）。所以，目前現有技術制作出來的熱陰極紫外線燈管額定壽命標準就定格在1000h，實際水平燃點使用幾十、百把個小時陰極就開始濺射，嚴重影響燈管的紫外輻射效率和使用壽命。?

此外，紫外線熱陰極燈管沿襲熒光燈管徑設計粗，導致陰極分解空間大，是陰極分解壓力太低、分解氣氛不良的原因之一。更致命的缺陷是設計燈管管徑沒有考慮到二者雖然都是低壓氣體放電燈，但在紫外光子的產生條件、去向及用途等機理的重大差異。熒光燈是采用普通軟料玻管，本身導熱特性就不好，涂覆熒光粉層之后等于是加了一個保溫層，導致熒光燈溫升提高。而且鑒于熒光粉容易被紫外光子，尤其185nm真空紫外輻射劣化，控制燈管溫度得到最佳汞蒸氣壓力的有效辦法是加大管徑來散熱，同時也增加熒光粉層與燈管軸心放電區的距離，減小紫外光子對熒光粉的輻射，延緩燈管的光衰。?

紫外線燈管就完全不同熒光燈了，石英玻璃管的導熱系數遠高于普料玻璃不說，沒有熒光粉層的隔熱，紫外線燈管的工作時一般都偏低于獲得最佳汞蒸氣壓力的燈管溫度。這時需要減小管徑的因素之一。其二，細管徑大大有利于紫外光子從管壁逸出的路徑（減少其在燈管內彈性碰撞及非彈性碰撞的幾率）和距離，提高輻射強度和照度。其三，節約玻管材料，用于紫外線燈管的石英玻管要求羥基含量<5ppm，制作過程高耗能、價格昂貴。?

所以，熱陰極紫外線燈管設計管徑依據普通熒光燈是不利于燈管制作工藝控制，也嚴重影響燈管工作效率和輻射強度、照度以及壽命，還浪費了大量貴重的石英管材。?

冷陰極紫外線燈管電極的選擇也和CCFL保持一致，是用熟鐵鍍鎳或無氧銅制作成為筒狀，是一種典型的輝光放電。雖然玻管設計細，但輝光放電效率低下（約為同樣設計的熱陰極燈管的1/3~1/2效率），但冷陰極燈管壽命比熱陰極長，尤其適合制作超細管徑超小體積的燈管；而且沒有一種產品可以使其更新換代，現有技術仍然在不斷應用。?

上述的這些缺陷都阻礙了紫外線熱陰極和冷陰極燈管燈管的制作工藝，也嚴重影響燈管工作效率和輻射強度、照度以及壽命，妨礙小功率（如<10W）紫外線燈管進入家庭消費的進展。?