專利名稱:熱陰極式放電燈裝置的制作方法
本發(fā)明涉及放電燈裝置，更明確地說，涉及熱陰極式放電燈裝置。
螢光燈為眾所周知的熱陰極式放電燈裝置。螢光燈陰極的構(gòu)成方法是將包括鋇、鍶、鈣的氣化物為主要組份的電子放射材料以線圈狀涂敷在鎢薄片表面上而制成的。
然而，電子放射物質(zhì)容易按照電極溫度實行熱分解，而產(chǎn)生例如鋇原子等具有放射電子特性的活性物質(zhì)。該活性物質(zhì)因表面擴散作用而轉(zhuǎn)移至電極頂端，因而降低電極頂端的工作性能。當電極溫度高時，其熱分解變快而使活性物質(zhì)的供應(yīng)增大，從電極蒸發(fā)出的活性物質(zhì)因此而增加，所蒸發(fā)的物質(zhì)附著在燈管管壁，使其變黑。結(jié)果，燈的光通量變差并減少了燈的壽命。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的問題在于陰極表面上電子放射物質(zhì)的活化作用，燈管變黑，光通量的變差以及管的壽命的減少。
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種熱陰極式放電燈裝置，其中，可防止燈管管壁(發(fā)光管)的變黑，不會使光通量變差以及可延長燈管的壽命。
為達到上述目的，本發(fā)明的熱陰極式放電燈裝置包括放電燈管，由半導體瓷料制成，被裝設(shè)在管內(nèi)，在其縱向周圍表面設(shè)有放電表面的接近圓柱形的陰極電極構(gòu)件，以及連接至陰極電極構(gòu)件兩縱向末端且貫穿放電燈管末端部分的兩根引線。
在該放電燈裝置中，由于在其陰極電極內(nèi)使用半導體瓷料而不使用電子放射物質(zhì)，因而不會產(chǎn)生因加熱而引起的電子放射物質(zhì)的活化作用，從而可防止發(fā)光管的變黑并可難長管的壽命。
圖1為本發(fā)明放電燈裝置的實施例的主要部分的剖面圖;
圖2為對圖1中的陰極電極構(gòu)件進行改進的剖面圖;
圖3為本發(fā)明陰極電極試驗裝置的概略圖;
圖4為表示陰極電極實驗數(shù)據(jù)的圖表;
圖5為本發(fā)明放電燈裝置的另一個實施例主要部分的剖面圖;
圖6a為圖5中陰極電極構(gòu)件的側(cè)面圖;
圖6b為對圖5中陰極電極構(gòu)件進行改進的剖面圖;
圖7為本發(fā)明放電燈裝置另一個實施例主要部分的剖面圖;
圖8為圖7中陰極電極的正面圖;
圖9為對圖7中陰極電極構(gòu)件進行改進的剖面圖;
現(xiàn)將本發(fā)明的第一個實施例詳細說明如下。
圖1中所示的熱陰極式放電燈裝置包括放電燈管1，使用半導體瓷料做成的且裝設(shè)于管1內(nèi)的陰極電極構(gòu)件2，以及用以支持陰極電極構(gòu)件2于管1內(nèi)靠近管1末端部分1a的一對引線3a、3b。
陰極電極構(gòu)件2由半導體瓷料制成，包括配置在縱向周圍表面上的直線狀放電表面2a，圓柱形底座2b，以及分別形成于底座2b兩末端的引線連接部分2c、2d。
引線3a、3b以規(guī)定的間隔裝設(shè)并貫穿管的末端部分1a;該貫穿部分由末端1a密封。伸入管1內(nèi)的頂端部分3c、3d卷繞在引線連接部分2c、2d上以便在管1內(nèi)支持陰極電極構(gòu)件2使其與末端部分1a相平行;其后端部分3e、3f從管1向外突出。
電源與后端部分3e、3f相連接以便供能量給陰極電極構(gòu)件2。
如圖2中所示，用蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)等方法，將導電薄膜4涂覆在底座2b的兩端以便形成引線連接部分12c、12d。
本例中，由于導電薄膜4的存在，可減少引線3a、3b與底座2b間的接觸電阻。
現(xiàn)詳細說明作為陰極電極2原料的半導體瓷料如下。
例如可以考慮將原子價補償式半導體瓷料作為制造陰極電極的半導體瓷料。原子價補償式半導體瓷料的典型例子是使用鈦酸鋇的半導體瓷料。
眾所周知，原子價補償方法在于，將其原子價與氧化金屬的化合金屬離子的原子價相差數(shù)值為±1的金屬離子添加進去作為雜質(zhì)，而以化合金屬離子的原子價數(shù)量補償因引入該雜質(zhì)所產(chǎn)生的充電的增減。
原子價補價半導體形成劑為諸如Y、Dy、Hf、Ce、Pr、Nb、Sm、Gd、Ho、Er、Tb、Sb、Nb、W、Yb、Sc、Ta等。這些可用來同時添加。添加劑的添加量以0.01～0.8mol%為宜，尤以0.1～0.5mol%為佳。
另一方面，構(gòu)成本實施例中半導體瓷料所制成的陰極電極的原料以鈦酸鹽(titanates)為宜。除上述鈦酸鋇之外，可使用鈦酸鍶、鈦酸鈣或鈦酸鑭，及它們的復合物。此外，鈦酸鹽中的鈦酸可由鋯酸、硅酸及錫酸中至少一種所代替。
本發(fā)明中放電電極用的半導體瓷料可以是強制還原式半導體瓷料。其制造方法為還原上述陰極電極用半導體瓷料，然后，如果還原條件充分的話，可不添加半導體形成劑而再行還原。本例中的還原，宜在氮或氫的還原氣層內(nèi)，最好是在700℃以上的溫度條件下，尤其是在1，200～1，450℃之間進行。
電極可同時使用原子價補償式及強制還原式兩者而形成。同時使用上述兩者的方法如下所述(a)添加半導體形成劑，形成原子價補償式半導體瓷料模塑體。
(b)將(a)中模塑體直接予以還原并燃燒，或?qū)⒖諝馊紵娜劢Y(jié)瓷料(sintering porcelain)再進行還原并燃燒。于是，可獲得同時使用原子價補償式及強制還原式的半導體瓷料。
現(xiàn)將具體實驗例說明如下。
將原子價補償式半導體瓷料的頂端磨成約60°的錐形狀，所得半導體瓷料的電阻率為9.9Ωcm。
此外，在H+2N2的還原氣層中，使H2的密度為20%，將半導體瓷料以1，250℃的溫度予以還原及燃燒，而其穩(wěn)定時間為二小時。被燃燒過的瓷料的電阻率為0.90Ωcm。
其他鈦酸鹽中亦獲得同樣的結(jié)果。其結(jié)果如表1所示。
表1各種放電電極用半導體瓷料的電阻率樣品 成份 還原前 還原后序號 (Ωcm) (Ωcm)(1) Ba Ti O2- Y2O30.15mol%-Si O20.6wt% 9.9 0.90(2) Sr Ti O3-Dy2O30.3mol%-Si O20.6mol% 0.50 0.048(3) Sr Ti O362wt%-La2O33 Ti O210wt% 0.35 0.032-Ca Ti O327.7wt%-Nb2O50.3wt%當鈦酸鹽中鈦酸被鋯酸、硅酸及錫酸中至少一種所取代時亦可獲得同樣結(jié)果。
為研究放射電子的容易性，就上述樣品1至3測定其電場放射強度。為比較起見，同樣測定有關(guān)其工作功能較低的Al、Cu、Fe。其結(jié)果如圖4所示。在圖4中，將在聚乙烯容器內(nèi)產(chǎn)生放電電壓(KV)作為縱座標，而以樣品陰極作為橫座標。該樣品陰極以Cu、Al、Fe與在表1中所安排的樣品1至3相比較。圖3中所示，是在試驗中所用的裝置。該裝置包含寬為15mm，長度5mm，高度10mm的聚乙烯容器5，容器5的底部表面涂敷以銀漿糊6。樣品電極2′被安排在底部表面的上方，在樣品電極2′與銀漿糊6之間連接有交流電源7。樣品電極2′中弧形部分頂端的半徑R為20μm，樣品電極2′頂端部分與銀漿糊6之間的距離D為4mm，起動電壓為10kv，而每一分鐘增加電壓1KV。
結(jié)果，可獲得如圖4所示的特性。如圖4中所示，即使實驗中所使用的任何樣品在比傳統(tǒng)電極中更低的發(fā)電電壓下也可容易地產(chǎn)生放電。
根據(jù)該結(jié)果，可了解用以制造本實施例中陰極電極的半導體瓷料的特性，與金屬同等或比金屬更為優(yōu)良。
結(jié)果，本實施例中以半導體瓷料制成的陰極電極2可獲得穩(wěn)定放電特性且可降低其制造成本。
下面，依次說明使用上述陰極電極放電燈裝置的各種改進。
圖5顯示本發(fā)明的第2個實施例。在圖5中，所示的放電燈裝置由放電燈管21，使用半導體瓷料做成且裝設(shè)于管內(nèi)的陰極電極構(gòu)件22，以及支持陰極電極構(gòu)件22于管21內(nèi)靠近21的末端部分21a的一對引線23a、23b所構(gòu)成。陰極電極構(gòu)件22在其底座22b兩端設(shè)有其直徑小于底座22b的引線連接部分22c、22d;而引線23a、23b的頂端部分23c、23d卷繞于引線連接部分22c、22d以便支持陰極電極構(gòu)件22。該種引線連接部分的結(jié)構(gòu)可使引線的卷繞作業(yè)變得容易。
在如圖6中所示的陰極電極構(gòu)件另一實施例中，將導電薄膜34、34分別涂敷于引線連接部分32c、32d的外周面。該種結(jié)構(gòu)可確保引線與陰極間的電連結(jié)。
現(xiàn)就圖7詳細說明本發(fā)明第三個實施例。如圖7中所示的熱陰極式放電燈裝置由放電燈管41，使用半導體瓷料做成且裝設(shè)于管41內(nèi)的陰極電極構(gòu)件42，以及支持陰極電極構(gòu)件42于管41靠近管41末端部分41a的一對引線43a、43b。
如圖所示，陰極電極件42包含具有直線狀圓柱形放電表面42a的圓柱形底座42b，以及分別形成在底座42b兩端的引線連接部分42c、42d。引線連接部分42c、42d將底座42b上稍離其兩端的內(nèi)部刻成溝狀而形成。
引線43a、43b以規(guī)定的間隔配置，貫穿管41的末端部分41a，而該貫穿部分被末端部分41a所密封。伸入管41內(nèi)的頂端部分43c、43d以任意的圈數(shù)被卷繞在引線連接部分42c、42d上以便支持陰極電極構(gòu)件42于管41內(nèi)使其與末端部分41a相平行，而其后端部分43e、43f從管41向外突出。電源被連接至該后端部分43e、43f，以便提供能量給陰極構(gòu)件42。在該種連接部分的構(gòu)成中，卷繞在引線不會向外移動且不會滑離。
如圖9所示，將導電薄膜54以蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)等方法涂覆在引線連接部分52c、52d的外周圍面上所構(gòu)成的陰電極構(gòu)件52可取代陰極電極構(gòu)件42。
當使用陰極構(gòu)件52時，由于導電薄膜54的存在，可以減小引線53a、53b與陰極電極構(gòu)件52之間的接觸電阻。
根據(jù)以上詳述的本發(fā)明熱陰極式放電燈裝置，因其陰極電極中使用的是半導體瓷料用非電子放射物質(zhì)因而不會產(chǎn)生因加熱所引起的化學反應(yīng)，于是，可防止放光管管壁的變黑現(xiàn)象且可延長放電燈裝置的壽命。同時，由于半導體瓷料的價格低廉，可減少裝置的成本。此外，因為可將半導體瓷料做成任何形狀，因而，可根據(jù)用途的需要來選擇半導體的形狀以獲得所需的特性。
權(quán)利要求
1.熱陰極式放電燈裝置，它包括一個放電燈用管；一個接近圓柱形，以半導體瓷料制成，裝設(shè)于管內(nèi)并將其縱向外周表面作為放電表面的陰極構(gòu)件；以及連接于陰極電極構(gòu)件縱向兩端，且貫穿管末端部分的兩根引線。
2.如權(quán)利要求
1所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，其半導體資料為原子價補償式半導體瓷料，或強制還原式半導體瓷料，或同時使用兩者的半導體瓷料。
3.如權(quán)利要求
1所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，該半導體瓷料的主要成份選自鈦、鋇、鍶、鈣、鑭、鋯及錫的氧化物中的一種，或兩種或兩種以上。
4.如權(quán)利要求
1所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，該半導體瓷料具有原子價補償式半導體形成劑的添加劑，而該半導體形成劑選自Y、DY、Hf、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Er、Tb、Sb、Nb、W、Yb、Sc及Ta中的一種或兩種或兩種以上。
5.如權(quán)利要求
1所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，該陰極電極構(gòu)件包含設(shè)有直線狀放電表面的圓柱形底座，設(shè)在底座兩端部分的引線連接部分;該引線連接部分由引線所支持。
6.如權(quán)利要求
5所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，陰極電極構(gòu)件的引線連接部分被形成為其直徑小于圓柱形底座的直徑。
7.如權(quán)利要求
5所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，陰極電極連接構(gòu)件的引線連接部分的表面涂敷有導電薄膜。
8.如權(quán)利要求
5所述的熱陰極式放電燈裝置，其中，陰極電極構(gòu)件的引線連接部分被切刻成為溝狀。
專利摘要
本發(fā)明涉及熱陰極式放電燈裝置，它由放電燈管，接近圓柱形且以半導體瓷料制成并被裝設(shè)于管內(nèi)及包括縱向周圍表面作為放電表面，及連接至陰極電極構(gòu)件縱向兩末端及貫穿管末端部分的兩引線所構(gòu)成。由于本放電燈裝置的陰極電極中使用的是半導體瓷料而非電子放射材料，因而不會產(chǎn)生因加熱而引起的電子放射材料的活化作用，因此，可防止放電管管壁變黑并可延長其壽命。
文檔編號H01J61/06GK87104929SQ87104929
公開日1988年1月27日 申請日期1987年7月15日
發(fā)明者濱田宗光, 增村均, 巖谷昭一, 安達宏美 申請人:Tdk株式會社, 三菱電機株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan