專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)裝配有一個(gè)氣密性的，包含氣體并配有電極的放電容器的放電燈，至少一個(gè)所述電極包括-適于連接到供電電源的一極的第一部分，該部分在操作過程中被電容性地耦合到放電燈的放電部分，-在第一介電材料的外面形成的第二部分，所述第二部分連接到第一部分并在放電燈的操作過程中與放電部分接觸。
這種放電燈由US.2624858可知。在已知的放電燈中，兩個(gè)電極的第一部分在金屬或所沉積的石墨的外面形成。該電極的第二部分相對(duì)較厚并且第一介電材料的介電常數(shù)M高于100。在該燈的操作過程中，施加于第一電極的第一部分和第二電極的第一部分的工作電壓通過第一電極的第二部分和第二電極的第二部分被感性耦合到放電部分。這兩個(gè)電極在燈工作過程中形成感性阻抗。這些感性阻抗使得放電燈的電流/電壓特性為正，這樣可以免除一個(gè)分離的外部鎮(zhèn)流器。因?yàn)榈谝唤殡姴牧系慕殡姵?shù)高于100，所以兩個(gè)電極的感性阻抗相對(duì)較低，使得燈可以在相對(duì)較低頻率(例如低于500KHz)下工作。然而，該已知的放電燈的一個(gè)重要缺點(diǎn)是每種材料實(shí)質(zhì)上具有高介電常數(shù)，C從而還具有相對(duì)較高的電子親和力。因?yàn)檫@種高的電子親和力，電子相對(duì)較強(qiáng)地粘附在電極的第二部分的表面。這導(dǎo)致了一個(gè)相對(duì)較高的燈電壓，相應(yīng)的燈的低效率，還使得放電容器在電極附近的器壁變黑。
本發(fā)明的目的是提供一種在工作過程中感性耦合到供電電極上的，可以借助低頻(小于500KHz)電源電壓來工作的放電燈，該放電燈具有相對(duì)較高的效率和使放電容器相對(duì)變黑較少。
因此，根據(jù)本發(fā)明的在開頭段中所述的放電燈的特征在于第一介電材料的電子親和力為負(fù)。
我們發(fā)現(xiàn)第一電極的負(fù)電子親和力引起根據(jù)本發(fā)明的放電燈的效率相對(duì)較高。實(shí)踐中，第一介電材料的介電常數(shù)經(jīng)常相對(duì)較低，例如，低于10。為了保持該電極的感性阻抗可以容忍地低，經(jīng)常需要選擇介電材料在燈電流方向上的厚度相對(duì)較少，即，小于100Tm，然而，最佳結(jié)果是厚度小于1Tm。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)獲得放電燈的非常好的結(jié)果，其中第一介電材料由鉆石，AlN,AlGaN和BN中選擇。
因?yàn)閷?shí)際上該電極的第二部分相對(duì)較薄，所以經(jīng)常希望借助由介電常數(shù)M高于100(優(yōu)選地高于1000)的第二介電材料構(gòu)成的第三部分來實(shí)現(xiàn)第一電極與放電部分的電絕緣。該電極的第三部分被放置于電極的第一部分和第二部分之間并與之接觸。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的放電燈中的一個(gè)電極的第一部分包括一個(gè)平板金屬層，同時(shí)第二部分包括一片平行于該平板金屬層的第一介電材料的薄片。在該電極包含第三部分的情況中，該第三部分可以方便地實(shí)現(xiàn)，其中它包括一片平行于該電極的第一和第二部分的第二介電材料的薄片。
實(shí)際中發(fā)現(xiàn)對(duì)于電極，希望有一個(gè)用于將機(jī)械強(qiáng)度給予該電極結(jié)構(gòu)的載體，所述載體與第二電極部分平行。該載體可以是該電極的分離部分，但該載體還可以由第一電極部分形成。
在電極包括第三部分的情況中，載體還可由該第三部分形成。
下面參照附圖來描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在附圖中，

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)放電燈的原理性表示。
圖2為可用于根據(jù)本發(fā)明的放電燈中的三個(gè)可選電極結(jié)構(gòu)的原理性表示。
在圖1中，1為包含氣體的放電管。5,7和4一起形成電極，分別為該電極的第一、第二和第三部分。3為用于連接到供電電源兩極的接點(diǎn)。接點(diǎn)3被連接到相應(yīng)電極的第一部分。2表示電極和放電容器所包圍的空間，其中在放電燈的工作期間發(fā)生放電。7表示在電極和放電管之間的氣密性密封。在該實(shí)施例中，電極，放電管和在放電管與電極之間的密封一起形成一個(gè)氣密性放電容器。
該電極是如下制造的。一片玻璃薄片(Corning 7059)由一個(gè)厚度大約為100nm的鈦層借助蒸發(fā)作用來覆蓋。包括鈦層的玻璃薄片在溫度為600℃的還原性氣氛中處理30分鐘。在這種處理過程中，發(fā)生了鈦到玻璃的擴(kuò)散，產(chǎn)生了一個(gè)導(dǎo)電的，機(jī)械穩(wěn)定的鈦層。接著，該鈦層由金剛石粉末來研磨以將金剛石粉末注入該鈦層的表面。然后，該薄片借助一個(gè)在溫度650℃和氣壓15托下進(jìn)行的微波化學(xué)汽相沉積(CVD)過程覆蓋上一層金剛石層。該微波能量為800瓦，而所使用的為包含碳、氫和氧的混合氣體。金剛石薄片的厚度大約為300nm而它是H-終止的，意味著它的表面覆蓋有氫。利用一個(gè)擋板，使得金剛石層的直徑比放電管的內(nèi)徑稍微大一點(diǎn)。該鈦層和金剛石層在大約650℃的溫度下利用一個(gè)玻璃包容的引線以氣密方式連接到放電管1。該燈容器被抽真空并被充滿5mg的汞(mercury)和3mBar的氬(argon)。在用于在放電燈中的電極中，該鈦層形成第一部分，該金剛石層形成第二部分而該玻璃形成該電極的載體。借助UV光電子光譜儀，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于氫覆蓋的金剛石層具有大約為-1eV的電子親和力。
在圖2的所有三個(gè)電極結(jié)構(gòu)1、2和3中，A是諸如金屬的導(dǎo)電材料層的第一電極部分。C是在第一介電材料外面形成的電極的第二部分。部分C連接到部分A而部分C在放電燈的工作期間與放電部分相接觸。在所有實(shí)施例中，W為氣密性放電容器的壁。在實(shí)施例1和3中，第二電極部分C直接連接到第一電極部分A。在實(shí)施2中，B形成一個(gè)第三電極部分，該電極部分形成在具有高于100(優(yōu)選地高于100)的介電常數(shù)的第二介電材料的外面，該電極的第三部分位于電極的第一部分A和第二部分C之間并與之相接觸。在實(shí)施例3中，B為形成在介電材料的外面的載體，該載體與電極的第一部分相接觸。在圖2的實(shí)施例3中的電極結(jié)構(gòu)非常類似于圖1所示的結(jié)構(gòu)。在放電燈工作期間，供電電源的兩極與電極的第一部分A相接觸。
權(quán)利要求
1．一個(gè)裝配有一個(gè)氣密性的，包含氣體并配有電極的放電容器的放電燈，至少一個(gè)所述電極包括-適于連接到供電電源的一極的第一部分，該部分在操作過程中被電容性地耦合到放電燈的放電部分，-在第一介電材料的外面形成的第二部分，所述第二部分連接到第一部分并在放電燈的操作過程中與放電部分接觸，其特征在于第一介電材料的電子親和力為負(fù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中第一部分包括一個(gè)導(dǎo)電材料層，優(yōu)選為金屬層，而第二部分包括一個(gè)平行于平板金屬層的第一介電材料薄片。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的放電燈，其中第二部分在燈電流方向上的厚度小于100Tm，優(yōu)選為小于1Tm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中電極包括一個(gè)第三部分，該部分由介電常數(shù)M高于100(優(yōu)選地高于1000)的第二介電材料構(gòu)成，該電極的第三部分被放置于電極的第一部分和第二部分之間并與之接觸。
5．根據(jù)權(quán)利要求2或4的放電燈，其中第三部分包括一個(gè)平行于電極的第一和第二部分的第二介電材料薄片。
6．根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的放電燈，其中第一介電材料由鉆石，AlN,AlGaN和BN中選擇。
7．根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的放電燈，其中電極包括一個(gè)用于將機(jī)械強(qiáng)度給予該電極結(jié)構(gòu)的載體，所述載體與第二電極部分平行。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的放電燈，其中載體由第一電極部分形成。
9．根據(jù)權(quán)利要求4或7的放電燈，其中載體由第三電極部分形成。
全文摘要
在感性耦合的放電燈中,電極(4,5,6)包括一個(gè)在工作期間與放電部分相接觸的介電材料(6)。該介電材料的阻抗很小而其電子親和力為負(fù)。這樣可以實(shí)現(xiàn)該放電燈可以在低頻(小于500KHz)下有效地工作。
文檔編號(hào)H01J65/00GK1289449SQ99802539
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月30日
發(fā)明者P·K·巴克曼, B·勞森伯格, H·維爾森, A·克勞斯, N·布勞恩 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司