低壓放電燈的製作方法
2023-10-10 01:04:29 1
專利名稱：低壓放電燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓放電燈，低壓放電燈的放電管以氣密的方式封閉著，裡面裝有隋性氣體組成的可電離的充填料，各電極配置在放電管內，電極之間延伸著放電通道，至少一個電極中的線圈由高熔點金屬製成，與延伸到放電管外的供流導體電連接，線圈的中心區用電子發射材料被覆著，線圈的兩端是邊緣區，處在中心區與相應的供流導體之間，被覆有保護材料。
從美國專利US5233268可以了解到這种放電燈的情況。該專利的燈是個低壓水銀放電燈，放電燈的管狀放電容器兩端配置著上述那種電極。各電極線圈的中心區被覆著的電子發射材料由鹼土金屬鋇、鈣和鍶的氧化物的混合物組成。通常，電子發射材料在這類燈中是這樣塗敷的先在中心區被覆上上述鹼土金屬的碳酸鹽的懸浮液，然後在各電極裝入放電容器之後但放電容器沿未封閉之前，往各電極中通電流，對各電極進行電阻加熱。這使碳酸鹽在此過程中轉化為氧化物，同時放出二氧化碳。毗鄰各供流導體的邊緣區通常不塗電子發射材料，因為這些邊緣區在電阻加熱過程中仍然溫度低以致使碳酸鹽不能轉化成氧化物。考慮到製造過程的容差，線圈的邊緣區取1毫米至幾毫米左右的寬度。碳酸鹽轉化得不完全會在燈成品中繼續轉化，而二氧化碳在放電容器中放出會嚴重妨礙放電燈以後的工作。
低壓放電燈的電源電路可分為所謂熱啟動和冷啟動電路。前一種電路在燈引燃之前預熱燈的電極。冷啟動電路則無需預熱就將燈引燃。後一種電路無需加熱電極的附加裝置，因而較簡單而又便宜。而靠這種電路工作的燈，其使用壽命主要取決於開關壽命，即開燈次數。
充填料由象氖之類原子量小且壓力較低只有幾個毫巴的惰性氣體組成，這對獲取高的光輸出量有利。然而，這些條件對開關壽命有負面影響，即使運行時間短也會縮短開關壽命。
在上述專利的燈中，接線圈的供流導體用絕緣玻璃套管套上，玻璃套管還被覆蓋線圈的邊緣區。這項措施迫使電弧射到中心區，從而避免電弧作用到線圈邊緣區的金屬在燈冷啟動的過程中破壞金屬。因而大大提高了燈的開關壽命。但這種有這樣的缺點，即套管較難安裝，這尤其是放電燈大批生產中的缺點。
本發明的目的是提供上面所述的那一種既較容易製造、開關壽命又較長的低壓放電燈。
本發明上述放電燈的特徵在於，保護材料由電阻率小於1000微歐·釐米的陶瓷材料組成。意想不到的是，這些材料導電性能雖然比上述專利的燈中使用材料好但對開關壽命卻沒有負面的影響，反而提高了開關壽命。我們認為，這是由於放電電弧在冷引燃過程中射到邊緣區上的被覆層直到電子發射材料熱得足以發揮這種作用為止。和絕緣陶瓷不同，上述那種陶瓷材料對金屬的粘結性好，因而有可能較容易地把這些材料敷到線圈上。所述陶瓷材料可以例如以粉料懸浮液的形式塗敷到線圈上，懸浮劑採用醋酸丁酯之類，粘結劑採用硝化纖維之類。也可以採用例如水溶液。懸浮劑和粘結劑可在以後電極加熱過程中清除掉。
本發明低壓放電燈一個有利的實施例的特徵在於，陶瓷材料的電阻率小於100微歐·釐米。在此實施例中，保護材料被覆層最好由鈦、鋯、鉿、鈮、鉭、鉬和鎢組成的元素群中選出的至少一種金屬的至少一種選自硼化物、碳化物、矽化物和氮化物所組成的化合物群中的化合物組成。這些材料的電阻率在幾個到幾十個微歐·釐米左右。此外，這些材料的熔點在2000°以上，這比起一般低壓放電燈中通常採用的溫度要高。
上述化合物群中的金屬硼化物特別適合這種用途。這種陶瓷材料的熔點極高，在3000°以上，而且離解能也高，約2000千焦耳/克分子。這些性能使這類化合物也非常適用於電極在極端環境下工作的燈中。
線圈的端部區可延伸到供流導體外，與供流導體連接。這些部位還可以被覆上保護材料。保護材料被覆層還可進一步重疊在例如幾圈電子發射材料被覆層上。
由於供流導體通常比線圈厚，因而放電電弧射到供流導體上時不會嚴重影響燈的壽命。但這可能會使供流導體濺射，從而使放電容器變色，而且對電子發射材料的功能有負而影響。在一個有利的實施例中，本發明的特徵在於，保護材料也被覆供流導體毗鄰線圈的部分，從而避免放電容器變色，電子發射材料變質。
本發明放電燈的一個電極被覆有上述保護材料。這樣的燈適宜在起碼供電給直流引燃電路的電源下工作，其中被覆有保護層的電極為陰極。本發明低壓放電燈一個有利的實施例的特徵在於，兩電極的線圈都有上述那種被覆層。這樣的燈還適宜用交流電源引燃。
現在參看
本發明放電燈的一些實施例，附圖中圖1示出了本發明低壓放電燈的縱剖面，圖2示出了圖1放電燈的細節。
圖1所示的低壓放電燈配備有放電容器10以氣密的方式封閉著，裡面裝有可電離的充填料，這裡充填料由水銀和隋性氣體組成。為此在與放電容器連通的抽空管13中配置了5.5毫克水銀與180毫克PbBiSn合金組成的汞齊合金14。隋性氣體由體積比為75～25％的5毫巴氖氬混合氣體組成。放電容器10的內表面形成有螢光層。各電極配置在放電容器10中，兩電極之間延伸著放電通道。至少其中一個電極，這裡是兩個電極配備有高熔點金屬製成的線圈20A、20B，與放電容器10兩端12A、12B處的供流導體30A、30』A，30B、30』B電連接，且裝在這些導體上。在此情況下，高熔點金屬為鎢，但也可以採用鉬或另一種高熔點金屬。供流導體30A、30』A，30B、30』B通過端部部分12A、12B延伸到放電容器10之外。圖2更詳細地示出了端部部分12A以其供流導體30A、30』A，和電極連同裝在其上的線圈20A。另一端部部分12B的結構與圖2中所示的相同。
線圈20A的中心區21A被覆有由氧化鋇、氧化鈣和氧化鍶組成的混合物電子發射材料。線圈20A兩端都有邊緣區23A、23A』位於中心區21A和相應的供應導體30A、30A』之間。邊緣區23A、23A』的保護性被覆層24A、24A』由電阻率小於1000微歐·釐米的陶瓷材料組成。合適的材料有選自鈦、鋯、鉿、鈮、鉭組成的元素群的至少一種金屬的硼化物、碳化物、矽化物或氮化物。陶瓷材料最好是選自該元素群的金屬的硼化物。
在圖1和圖2的實施例中，線圈20A邊緣區23A、23A』的被覆層24A、24A』由粒度大致小於5微米的硼化鋯料料層組成。硼化鋯的溶點約為3200℃，離解能為1952千焦耳/克分子，其電阻率為9.7微歐·釐米。保護性被覆層24A、24A』有1毫米左右與被覆了發射材料22A、24A』有1毫米左右與被覆有電子發射材料22A的中心區21A重疊。
本實施例放電燈的製造過程如下。往線圈20A的中心區21A塗上鹼土金屬碳酸鹽混合料的懸浮液，懸浮劑採用碳酸鋇、碳酸鈣和碳酸鍶在醋酸丁酯中的懸浮液，粘結劑採用硝化纖維。該懸浮液充分乾燥之後，將硼化鋯粒料的懸浮液(在此情況下也是在醋酸丁酯和硝化纖維中的懸浮液)塗敷到邊緣區23A、23A』上。線圈20A放入電容器10中之後，將其電阻加熱以便將所述諸碳酸鹽轉化成氧化物，與此同時，粘結劑和懸浮劑從電子發射材料和從保護材料中清除掉。
在對本發明參照圖1和圖2的所述五個燈和非本發明的五個燈進行的壽命試驗中，令十個燈定期亮1分鐘，滅3分鐘以測定各燈的開關壽命。這些燈由冷啟動電路供電。非本發明的五個燈中，線圈的末匝沒有被覆層，但這些燈的其它方面與本發明的燈完全相同。非本發明燈的平均開關壽命為3000±1000開關操作。本發明燈的平均開關壽命則為7500±1000開關操作。顯然，本發明的燈製造起來較為容易，其開關壽命又比無保護材料被覆層的燈較長。因此，儘管惰性氣體主要由原子量小、氣體壓力較低的氖組成，本發明還是能使燈具有較長的開關壽命。
權利要求
1.一種低壓放電燈，配備有以氣密方式封閉的放電容器(10)，放電容器(10)中裝有隋性氣體組成的可電離的充填料，且配置有兩電極，兩電極之間延伸著放電通道，同時至少其中一個電極的線圈(20A)由高熔點金屬製成且與延伸出放電管外的供流導體(30A，30』A)電連接，線圈(20A)的中心區(21A)被覆有電子發射材料(22A)，線圈(20A)兩端是邊緣區，介在中心區(21A)與相應的供流導體(30A，30』A)之間，邊緣區(23A，23』A)的被覆層(24A，24』A)由保護材料製成，其特徵在於，保護材料由電阻率小於1000微歐·釐米的陶瓷材料組成。
2.如權利要求1所述的低壓放電燈，其特徵在於，陶瓷材料的電阻率小於100微歐·釐米。
3.如權利要求2所述的低壓放電燈，其特徵在於，保護材料被覆層(24A，24』A)由鈦、鋯、鉿、鈮、鉭、鉬和鎢所組成的元素群中選出的至少一種金屬的至少一種選自硼化物、碳化物、矽化物和氮化物組成的化合物群的化合物組成。
4.如權利要求3所述的低壓放電燈，其特徵在於，保護材料被覆層(24A，24』A)由硼化物組成。
5.如權利要求1、2、3或4所述的低壓放電燈，其特徵在於，兩電極都有線圈(20A，20』A)配備以如所述權利要求所述的被覆層(24A，24』A；24B，24』B)。
6.如以上任一權利要求所述的低壓放電燈，其特徵在於，保護材料被覆層還延伸出供流導體(30A，30』A)毗鄰線圈(20A，20B)的部分之外。
全文摘要
本發明的低壓放電燈配備有氣密放電容器(10)，其中裝有可電離的充填料且配置有電極容器，兩電極間延伸著放電通道。至少一個電極有一鎢線圈(20
文檔編號H01J61/10GK1161564SQ96121798
公開日1997年10月8日 申請日期1996年11月30日 優先權日1995年12月1日
發明者J·J·赫費爾曼斯, H·-M·喬 申請人:菲利浦電子有限公司