BRPI0721558A2

BRPI0721558A2 - lÂmpada fluorescente

Info

Publication number: BRPI0721558A2
Application number: BRPI0721558-4A
Authority: BR
Inventors: Man Sun Yun
Original assignee: Inova Inc; Santoma Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2013-01-22
Also published as: CA2684606C; RO125408A2; CN101563753A; JP2010511991A; KR100853808B1; JP5290193B2; EP2143129A1; RU2009142810A; MY147855A; RU2446509C2; TW200842928A; MX2009011308A; US20100102705A1; CA2684606A1; AU2007351933A1; EP2143129A4; CN101563753B; BRPI0721558B1; RO125408B1; WO2008130071A1

Abstract

LÂMPADA FLUORESCENTE.É descrita uma lâmpada fluorescente tendo eletrodo composto de vidro-cerâmicas, que tem uma constante dielétrica maior, maior emissão de elétron secundário e maior polarização sob o mesmo campo elétrico, e assim permite o movimento de muito mais elétrons e cátions, resultando em uma claridade maior. A lâmpada fluorescente tendo eletrodo composto de vidro-cerâmica inclui um tubo de vidro, que tem uma substância fosforescente aplicada na superfície interna do mesmo e é preenchido com uma mistura de gás inerte e vapor de metal, ambas as extremidades do qual são seladas; e os eletrodos cilíndricos ocos fornecidos em ambas as extremidades do tubo de vidro, cada eletrodo cilíndrico oco tendo uma porção escalonada entre a porção central do mesmo e uma porção final do mesmo, e sendo formado de um composto de vidro- cerâmica. Como material para o eletrodo, um composto, incluindo uma composição de cerâmica e frita de vidro CaO- MgO-SrO-ZrO~ 2~ -TiO~ 2~, é usado.

Description

lampada fluorescente

Descrição

Campo Técnico

A presente invenção se refere a uma lâmpada fluorescente incluindo um composto em vidro-cerâmica como um eletrodo. Mais especificamente, a presente invenção se refere a uma lâmpada fluorescente que é capaz de maximizar a emissão de elétrons secundários quando ocorre a colisão de íons no plasma, íons de mercúrio ou elétrons em um tubo de descarga à vácuo, exibindo, portanto, maior claridade do que lâmpadas fluorescentes convencionais. Fundamentos da Técnica

Como um exemplo de luz de fundo de um TFT-LCD convencional, uma lâmpada fluorescente de catodo frio 100 é ilustrada na FIG. 7. Na lâmpada fluorescente 100, um tubo de vidro 120, que inclui um par de eletrodos metálicos em forma de taça 110 inseridos neste, selado em ambas as extremidades do mesmo usando, respectivamente, fio de entrada 130 contendo o mesmo coeficiente de expansão térmica que o tubo de vidro. No momento da fabricação da lâmpada, mesmo que a lâmpada esteja esgotada a um nível de vácuo alto, os elétrons primários, ocorrendo naturalmente devido aos raios cósmicos, estão presentes nela. No processo de fabricação da lâmpada, após evacuação, a lâmpada é preenchida com gás Ne-Ar 150 a uma pressão de 50 torr ou mais. Quando a corrente alternada de alta voltagem é aplicada em ambas as extremidades da lâmpada, os elétrons primários são acelerados pelo campo elétrico, ionizando, portanto, o gás 150. Quando tal ionização continua, é formado plasma de centelha onde os cátions 160 e elétrons negativos 140 co-existem. Os cátions e elétrons formados colidem com ambos os eletrodos metálicos 110 e, portanto, são neutralizados. Neste caso, elétrons secundários são gerados a partir dos eletrodos metálicos devido às colisões, com isso realizando possível descarga contínua. Portanto, a geração de elétrons secundários é considerada como um fator importante na realização contínua de emissão de luz. Como a emissão de elétrons secundários é facilitada, a alta claridade é mantida.

Quando os elétrons no plasma colidem com os átomos de mercúrio neutros 170, os átomos de mercúrio neutros 170 são excitados. Quando os átomos de mercúrio excitados 170 retornam ao estado fundamental, a luz UV 180 é emitida. A luz UV emitida 180 é incidente em uma substância fosforescente 190 aplicada na parede interior do tubo da lâmpada e é, portanto, convertida em luz visível 181. Dessa forma, os elétrons 140 ou cátions 160, colidindo com os eletrodos metálicos, criam pulverização nos eletrodos. O componente eletrodo metálico, difundido através da pulverização, se liga ao mercúrio, formando, portanto, um composto. Quando este composto é depositado ao redor dos elétrons, ocorre escurecimento, que resulta em uma diminuição do tempo de vida. O problema do tempo de vida reduzida é um grande problema com esta lâmpada fluorescente de catodo frio.

Com o objetivo de superar este problema, é proposto 1) um método de diminuir a tensão de descarga de iniciação usando efeitos Penning dependendo da excitação e ionização do gás néon-argon 150 carregado na lâmpada, para em seguida reduzir o impulso de elétrons 140 ou cátions 160 colidindo com os eletrodos metálicos 110, diminuindo, por meio disso, a geração de pulverização, e 2) um método de diminuir a tensão de descarga de iniciação diminuindo a pressão do gás para a menor possível.

No entanto, nos casos de 1) e 2), quando a tensão de descarga de iniciação é baixa, a energia cinética dos cátions 160 ou elétrons 140 colidindo com os eletrodos metálicos 110 é diminuída, reduzindo de forma indesejável a emissão de elétrons secundários a partir dos eletrodos metálicos 110, resultando em claridade diminuída.

Com o objetivo de superar este problema, é proposto 3) um método de seletivamente usar um material contendo uma baixa função de trabalho como a do material para o eletrodo metálico 110 para facilitar, portanto, o fornecimento de elétrons a partir do eletrodo metálico 110. No entanto, no caso de 3), o custo de fabricação é aumentado porque o preço dos eletrodos metálicos 110 é alto. Além disso, há um problema no qual um vidro de borossilicato caro deve ser usado com o objetivo de ajustar os coeficientes de expansão térmica do tubo de vidro 120 e o fio de entrada 130. Considerando que a lâmpada fluorescente de catodo frio 100 tem resistência de tubo baixa, o componente de resistência do mesmo é dominantemente grande e, portanto, um transformador é responsável por conduzir somente uma lâmpada, ocorrendo inevitavelmente um aumento no custo total de fabricação. Além disso, como o diâmetro do tubo é aumentado, a claridade é drasticamente diminuída, de modo que a é requerido que a lâmpada seja mecanicamente forte. Por fim, é difícil aplicar a lâmpada acima mencionada a TVs de tamanho grande que requerem uma lâmpada com um diâmetro grande (diâmetro do tubo: 4 mm ou maior) como uma luz de fundo. Com o objetivo de solucionar parcialmente o problema, foi desenvolvida

uma lâmpada fluorescente com eletrodo externo, onde as superfícies externas de ambas as extremidades do tubo de vidro são cobertas com um condutor ou são trazidas a um contato íntimo com uma tampa metálica para, portanto, permitir condução paralela usando um componente de capacitância de vidro, que está ilustrado na FIG. 8.

Na lâmpada fluorescente com eletrodo externo 200 da FIG. 8, a substância

fosforescente é aplicada na superfície interna de um tudo de vidro 210, ambas as terminações das quais são seladas. O espaço interno do tubo de vidro 210 é preenchido com uma carga de mistura de gás compreendendo gás inerte, como argon (Ar) ou neon (Ne) e gás de mercúrio (Hg). Além disso, um eletrodo externo contendo um de vários formatos, coberto com uma camada condutora 221 incluindo prata ou carbono, é fornecida para cada uma de ambas as extremidades do tubo de vidro 210 e é ajustado com uma tampa metálica 220.

Como para a lâmpada fluorescente com eletrodo externo 200, quando a corrente alternada (AC) de alta tensão é aplicada na camada condutora 221, ambas as terminações do tubo de vidro 210, em contato com os eletrodos externos 220, desempenham um papel como material dielétrico, levando a um forte campo elétrico induzido. Mais especificamente, quando a polaridade da tensão aplicada ao eletrodo externo é (+), elétrons se acumulam no tubo de vidro coberto com a camada condutora. Por outro lado, quando a polaridade do mesmo é (-), cátions se acumulam. As cargas da parede acumuladas através da contínua conversão da polaridade usando o campo elétrico de corrente alternada se alternam entre as terminações opostas do tubo de vidro. Dessa forma, as cargas da parede colidem com o gás mercúrio que é fornecido junto com o gás inerte, e a emissão de luz excitada do gás de mercúrio é induzida. Em seguida, a luz UV, produzida durante esta emissão, excita a substância fosforescente aplicada na parede interna do tubo de vidro, causando com isso a emissão de luz visível.

Ainda, a luz UV então irradiada excita a substância fosforescente aplicada na parede interna do tubo de vidro 210. Dessa forma, quando a luz é emitida a partir do espaço interna do tubo de vidro 210, a luz é irradiada externamente. Na lâmpada fluorescente com eletrodo externo convencional 210, as áreas

de ambas as extremidades do tubo de vidro 210, funcionando como material dielétrico, a serem cobertas com a camada condutora 221, são aumentadas, a magnitude das cargas da parede é aumentada, pelo qual a claridade da lâmpada pode ser aumentada em alguns graus. No entanto, há uma limitação na capacidade de estender a camada condutora 221 na direção longitudinal. No caso onde a camada condutora 221 se estende na direção longitudinal, a área onde a luz é externamente irradiada é diminuída, reduzindo de forma indesejável a eficiência de emissão.

Descrição da Invenção

Problema Técnico

Consequentemente, a presente invenção foi realizada para resolver os

problemas acima ocorrendo na técnica relatada e um objeto da presente invenção é fornecer uma lâmpada fluorescente contendo eletrodos de composição vidro- cerâmica, que possui uma constante dielétrica alta, alta emissão de elétron secundário e alta polarização sob o mesmo campo elétrico, e permite, portanto, o movimento de muito mais elétrons e cátions, resultando em alta claridade.

Outro objeto da presente invenção é fornecer uma lâmpada fluorescente contendo eletrodos compostos de vidro-cerâmica, uma constante dielétrica da qual tenha estabilidade à temperatura superior e, portanto, não tenha variação de claridade mesmo na resposta a alterações no ambiente externo. Um outro objeto da presente invenção é fornecer uma lâmpada

fluorescente contendo eletrodos compostos por vidro-cerâmica, tendo a composição de um aditivo de vidro no composto vidro-cerâmica para ajustar facilmente o coeficiente de expansão térmica, desta forma prevenindo falha devido a uma diferença no coeficiente de expansão térmica. Ainda um outro objeto da presente invenção é fornecer um eletrodo

composto por vidro-cerâmica tendo uma capacitância constante, onde o eletrodo é moldado em um formato cilíndrico oco contendo uma porção escalonada para limitar o comprimento do eletrodo inserido na lâmpada fluorescente.

Solução Técnica

Com o objetivo de atingir os objetos acima, a presente invenção fornece

uma lâmpada fluorescente tendo eletrodos compostos de vidro-cerâmica, que tem a seguinte configuração.

A lâmpada fluorescente contendo eletrodos compostos de vidro-cerâmica inclui um tubo de vidro, que tem uma substância fosforescente aplicada na superfície interior do mesmo e está preenchida com gás inerte e vapor de metal, e ambas as terminações do mesmo são seladas; e os eletrodos cilíndricos ocos fornecidos em ambas as terminações do tubo de vidro, onde cada um dos eletrodos cilíndricos ocos tem uma porção escalonada entre a porção central do mesmo e uma porção terminai do mesmo e é formado de um composto vidro- cerâmica.

Na presente invenção, a porção escalonada do eletrodo pode ser formada de maneira tal que o diâmetro interno da porção central do mesmo é menor do que a porção terminal do mesmo, tornando, assim, a parte central mais espessa. O eletrodo composto de vidro-cerâmica pode ter uma camada condutora formada na superfície externa do mesmo e a porção terminal do mesmo pode estar conectada ao tubo de vidro usando uma pasta de selagem de vidro.

O eletrodo da presente invenção pode ser tipicamente feito ao submeter o pó do composto vidro-cerâmica ao molde de injeção ou a prensagem. Os requisitos para o material do eletrodo são os seguintes.

A composição da cerâmica composta de MgO-CaO-TiO2 ou CaO-MgO- SrO-TiO2-ZrOa deve ter uma temperatura de transferência de fase de -30°C ou inferior e, portanto, não deve quebrar no momento da conexão ao tubo de vidro, devido à drástica mudança no coeficiente de expansão térmica resultante da alteração na estrutura cristalina a uma temperatura de 400~600°C, onde a pasta de selagem de vidro é queimada. Além disso, quando a lâmpada fluorescente é usada em áreas de temperatura baixa, o eletrodo composto de vidro-cerâmica e o tubo de vidro da lâmpada não devem quebrar devido ao fenômeno de transferência de fase. Além disso, a composição deve estar presente em uma estrutura monocristalina a -30°C que é a temperatura mínima para uso, e acima. Além disso, para aumentar as quantidades de carga-descarga de íons e elétrons, a composição deve ter uma constante dielétrica maior do que a do vidro (que tem uma constante dielétrica de 10-15). Ainda, a composição da cerâmica deve ter polarização maior em um campo elétrico, até mesmo na mesma constante dielétrica.

O material da cerâmica, então, selecionado pode ser adicionado com frita de vidro com o objetivo de diminuir a diferença no coeficiente de expansão térmica a partir do tubo de vidro e para minimizar a geração de pulverização na fronteira de grão do material cerâmica.

Como o material eletrodo que satisfaz os requisitos acima, na presente invenção, um composto compreendendo uma composição em cerâmica de CaO- MgO-SrO-ZrO2-TiO2 e frita de vidro pode ser usado. Esta frita de vidro é preferencialmente adicionada em uma quantidade de 0,3-10 % em peso com base na quantidade total da composição de cerâmica.

A composição de cerâmica CaO-MgO-SrO-ZrO2-TiO2 pode incluir uma composição básica compreendendo CaO na escala de O < CaO < 1 mol, MgO em uma escala de O < MgO < 1 mol, SrO em uma escala de o < SrO < 1 mol, ZrO2 em uma escala de O < ZrO2 < 1 mol e TiO2 em uma escala de O < TiO2 < 1 mol, onde Ca0+Mg0+Sr0:Zr02+Ti02 tem uma razão molar de 1:1, e pode ainda incluir 3 % em peso ou menos de um ou mais selecionados do grupo que consiste em MnO, AI2O3, Cr2O3 e Fe2O3 com base na quantidade total do mesmo.

O componente MgO-SrO da composição pode ser substituído por óxido contendo uma diferença em raio de íons de 15% ou menos.

Efeitos Vantajosos

De acordo com a presente invenção, a lâmpada fluorescente contendo eletrodos compostos de vidro-cerâmica apresenta as seguintes vantagens comparadas às lâmpadas com eletrodo externo convencionais. Em primeiro lugar, a lâmpada fluorescente da presente invenção possui

uma constante dielétrica muito maior do que a do vidro que tem uma constante dielétrica de cerca de 10 e tem uma alta emissão de elétron secundário. Além disso, a polarização do mesmo sob o mesmo campo elétrico é de pelo menos 2 vezes a do vidro. Portanto, sob condições da mesma área do eletrodo e da mesma área dielétrica, muito mais elétrons e íons podem ser movidos no tubo de vidro, aumentando, por meio disso, consideravelmente a claridade da lâmpada.

Em segundo lugar, a estabilidade da temperatura da constante dielétrica é superior em temperaturas de -30°C e acima. Portanto, quando a lâmpada é conduzida a claridade é mantida uniforme mesmo que a temperatura seja aumentada pelo impulso de íons e elétrons colidindo com os eletrodos. Ou seja, não há variação de claridade mesmo em resposta a variações no ambiente externo.

Em terceiro lugar, o coeficiente de expansão térmica pode ser facilmente ajustado pela alteração da composição do aditivo de vidro na composição vidro- cerâmica. Portanto, quando o tubo de vidro da lâmpada e o material do eletrodo composto de vidro-cerâmica estiverem selados pelo tratamento térmico usando um material de selagem de vidro, falha devido à diferença no coeficiente de expansão térmica entre eles pode ser prevenida, o que permite a fabricação estável da lâmpada dependendo do tipo de tubo da lâmpada. Em quarto lugar, no momento da fabricação da lâmpada, o eletrodo

composto de vidro-cerâmica é formado para ter um formato cilíndrico oco contendo uma porção escalonada para limitar o comprimento do mesmo inserido na lâmpada fluorescente com o objetivo de controlar uniformemente as quantidades de carga-descarga. Desta forma, um eletrodo composto de vidro- cerâmica contendo capacitância constante pode ser obtido.

Breve Descrição dos Desenhos A FIG. 1Α é uma vista frontal em corte ilustrando a lâmpada fluorescente contendo eletrodos de composição vidro-cerâmica de acordo com uma realização preferencial da presente invenção, antes de ser selada com componentes de selagem e a FIG. 1B é uma vista frontal em corte ilustrando a lâmpada fluorescente contendo eletrodos de composição vidro-cerâmica de acordo com a presente invenção após ser selada com os componentes de selagem;

A FIG. 2 é um gráfico ilustrando a estabilidade da temperatura de uma constante dielétrica de acordo com a realização da presente invenção;

A FIG. 3A é uma vista plana superior ilustrando o eletrodo de composição vidro-cerâmica da presente invenção, e a FIG. 3B é a vista frontal da perspectiva de seção cruzada ilustrando o eletrodo de composição vidro-cerâmica da presente invenção;

A FIG. 4 é um gráfico ilustrando a alteração na claridade dependendo da constante dielétrica quando usando o material eletrodo tendo a composição da Tabelai;

A FIG. 5 é um gráfico ilustrando a alteração na polarização dependendo do campo elétrico aplicado quando usando um eletrodo externo convencional composto exclusivamente de vidro e dos eletrodos tendo as composições da Tabela 1 da presente invenção; A FIG. 6 é um gráfico ilustrando a determinação de % de histerese a partir

do gráfico da FIG. 5;

A FIG. 7 é uma vista em corte ilustrando uma lâmpada fluorescente de catodo frio convencional usada como luz de fundo de TFT-LCD; e

A FIG. 8 é uma vista em corte ilustrando outra lâmpada fluorescente de eletrodo externo convencional.

Modo para a Invenção

De agora em diante, uma descrição detalhada será fornecida da presente invenção em conjunto com os desenhos.

As FIGS. 1A e 1B são vistas em corte ilustrando a estrutura de uma lâmpada 400, de acordo com a presente invenção. A FIG. 1A ilustra a lâmpada 400 antes de ser selada com os componentes de selagem 420 e a FIG. 1B ilustra a lâmpada 400 após ser selada com os componentes de selagem 420. Como ilustrado nas FIGS. 1A e 1B, a lâmpada 400 inclui um corpo da lâmpada 410, componentes de selagem 420 e eletrodos 430. A lâmpada da presente invenção inclui o corpo da lâmpada 410 contendo

um espaço interno a ser preenchido com gás, componentes de selagem 420 posicionados em ambas as extremidades do corpo da lâmpada para seiagem das extremidades da lâmpada após a carga de gás ser concluída, e eletrodos opostos de composição vidro-cerâmica 430, respectivamente contendo um lado conectado ao corpo da lâmpada 410 e outro lado conectado ao componente de seiagem 420.

O corpo da lâmpada 410 pode ter um formato de tubo, um formato de U ou um formato retangular. Nas FIGS. 1A e 1B, o corpo da lâmpada exemplificado tem um formato de tubo. O corpo da lâmpada 410 pode ser formado de borossilicato, vidro isento de chumbo ou vidro quartzo.

Os componentes de seiagem 420, que estão posicionados em ambas as extremidades do corpo da lâmpada 410 funcionam para selar as extremidades após o gás ser carregado na lâmpada. A FIG. 1A ilustra a lâmpada 400 antes de ser selada com os componentes de seiagem 420 e a FIG. 1B ilustra a lâmpada 400 após ter sido selada com os componentes de seiagem 420.

Como ilustrado nas FIGS. 3A e 3B, o eletrodo 430 é estruturado de tal forma que um lado do eletrodo esteja conectado ao corpo da lâmpada 410 e o outro lado do mesmo esteja conectado ao componente de seiagem 420. O eletrodo 430 possui um formato cilíndrico oco com uma porção escalonada 431 para que possa se conectar ao corpo da lâmpada e aos componentes de seiagem. Na presente invenção, o corpo da lâmpada 410 possui um diâmetro externo de 3 mm e um diâmetro interno de 2,2 mm. Além disso, o eletrodo 430 possui um diâmetro externo de 3,1 mm e um diâmetro interno de 2,2 mm. Portanto, o eletrodo é facilmente conectado à lâmpada 410 por um comprimento constante pré-determinado e o comprimento de adesão do tubo de vidro pode ser mantido uniforme. Como resultado, no momento da fabricação da lâmpada, é possível prevenir o desempenho da lâmpada da variação dependendo da capacitância.

O eletrodo 430 preferencialmente possui uma constante dielétrica de 20 e acima. Como um material para o eletrodo 430, particularmente útil é um composto de vidro-cerâmica fosforescente, a constante dielétrica da qual tem estabilidade de temperatura superior, ou uma composição de vidro-cerâmica que não contém ponto de transferência de fase de -30°C ou maior. Além disso, prata ou carbono podem ser conectados à superfície externa do eletrodo 430. O eletrodo é formado pelo processo de injeção de pó em um molde ou processo de pressão a seco usando o composto cerâmica-vidro.

Em todas as paredes internas do tubo de vidro 410 e os componentes de selagem 420 da lâmpada 400, exceto para o eletrodo composto de vidro- cerâmica, o a substância fosforescente é aplicada. Os gases que são carregados na lâmpada incluem néon (Ne), argon (Ar) e gás de mercúrio. Ao invés do gás de mercúrio, pode ser usado gás xenón (Xe).

O composto vidro-cerâmica do eletrodo 430 preferencialmente inclui vidro

derretido com alta resistência de pulverização como frita de vidro. Aqui, o termo "pulverização" indica um fenômeno onde a porção interna do eletrodo composto de vidro-cerâmica presente no tubo da lâmpada é danificado, atribuível à colisão de elementos inertes como cátions de argônio, íons de mercúrio ou elétrons contra a parede interna do eletrodo.

A lâmpada 400 pode incluir um material de selagem de vidro para conectar o eletrodo 430 ao corpo da lâmpada 410 e ao componente de selagem 420. Dessa forma, é preferível que o coeficiente de expansão térmica do material de selagem do vidro seja intermediário àqueles do tubo de vidro 410 e do eletrodo de composição vidro-cerâmica 430. A temperatura do tratamento térmico para selagem não deve ser superior à do ponto de amolecimento do tubo de vidro. Além disso, o tratamento térmico para selagem é conduzido pela aplicação do material de selagem de vidro em ambas as extremidades do tubo de vidro 410 e nos componentes de selagem 420, inserindo os eletrodos compostos de vidro- cerâmica 430 e os componentes de selagem 420 e conduzindo o tratamento a 500°C, antes de conduzir a evacuação e a carga do gás.

A lâmpada 400 é formada de vidro isento de Pb contendo um coeficiente de expansão térmica semelhante à composição de vidro-cerâmica. O gás carregado na lâmpada 400 inclui néon (Ne), argon (Ar) e gás de mercúrio, mas de forma alternativa, o gás xenón (Xe) pode ser usado em substituição ao mercúrio, dependendo da necessidade.

O gás é carregado dentro da lâmpada 400 como a seguir. Ou seja, uma bomba de vácuo é conectada a ambas as extremidades da lâmpada 400 como na FIG. 1A para esgotar, portanto, a lâmpada, após cada gás, incluindo néon, argon e mercúrio dentro da lâmpada. Em seguida, a lâmpada é selada com os componentes de selagem 420 usando um processo de aquecimento.

De acordo com a primeira realização da presente invenção, o material eletrodo tem a seguinte composição.

Formulai

(CaO-MgO-SrO-ZrO2-TiO2) + frita de vidro A

A constante dielétrica e perda dielétrica do material de Fórmula 1, contendo a proporção da composição apresentada na Tabela 1 abaixo (amostras EC1 a EC6) foram medidas a temperatura ambiente. Os resultados são apresentados na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1

Amostra Componente (mol) Constante Dielétrica Perda Dielétrica CaO MgO SrO ZrO2 TiO2 % EC1 0,65 0,05 0,3 0,97 0,03 32,3 0,19 EC2 0,65 0,05 0,3 0,9 0,1 38,2 0,1 EC3 0,65 0,05 0,3 0,8 0,2 51,1 0,12 EC4 0,65 0,05 0,3 0,7 0,3 66,2 0,15 EC5 0,65 0,05 0,3 0,6 0,4 84,8 0,12 EC6 0,65 0,05 0,3 0,5 0,5 105,1 0,25

Conforme o aditivo frita de vidro, o vidro SF-44 isento de Pb para um tubo

de lâmpada foi usado. Devido ao coeficiente de expansão térmica deste ser de 95 χ 10"7/K, o coeficiente de expansão térmica foi ajustado adicionado-se 0,6 mol de BaO e 0,4 mol de CaO a 1 mol de SiO, ou de forma alternativa, adicionado-se 0,3-10 % em peso de frita de vidro, contendo a mesma composição do vidro isento de Pb com base em uma quantidade total da amostra e em seguida sintetizando os componentes a 1.100°C. Dessa forma, 3% em peso de MnO e AI2O3 foram também adicionados.

Como é mostrado na Tabela 1, conforme a quantidade de TiO2 era aumentada, a constante dielétrico era diminuída. No momento da fabricação da lâmpada fluorescente, quando um campo elétrico de corrente alternado de 1000 Vrms ou mais é aplicado ao composto vidro-cerâmica contendo a presente composição usada no eletrodo, a geração de calor é reduzida proporcionalmente à redução na perda dielétrica. Neste caso a perda dielétrica foi reduzida em cerca de 0,1% pela adição de MnO e AI2O3. Além disso, com o objetivo de aumentar a estabilidade da lâmpada fluorescente dependendo da variação na temperatura, a constante dielétrica do composto vidro-cerâmica deve ter alta estabilidade de temperatura. As estabilidades de temperatura de constantes dielétricas para composições respectivas estão representadas em gráficos na FIG. 2.

Em todos os gráficos, todas as composições de eletrodo podem ser observadas como tendo uma alteração na constante dielétrica estável na faixa de temperatura de -30°C até 250°C. Portanto, pode ser observado que a estabilidade de temperatura é aumentada quando a constante dielétrica é baixa. Com isso, a composição do eletrodo de acordo com a primeira realização da presente invenção pode ser confirmada para ter uma constante dielétrica superior do que o vidro em geral e assim, a constante dielétrica do mesmo exibe estabilidade de temperatura superior.

O desempenho da lâmpada fluorescente usando o eletrodo composto de vidro-cerâmica contendo a composição de acordo com a primeira realização foi comparado com o desempenho de uma lâmpada fluorescente com eletrodo externo convencional. Para este fim, lâmpadas fluorescentes contendo o mesmo diâmetro e o mesmo comprimento foram fabricadas. Em seguida, corrente e tensão aplicadas a ambas as terminações da lâmpada foram medidas usando sonda de alta tensor e um sensor de corrente disponível de Tektronix, após o qual a claridade foi medida usando um medidor de claridade BM-7A. Os resultados são apresentados na Tabela 2 abaixo.

Tabela 2

Lâmpada Dimensão No. de Lâmpadas de Iluminação Entrada de força (Watts) Luminosidade (cd/m2) Diâmetro ExternoXomprimento Total (mm) Comprimento do Eletrodo Lâmpada de Eletrodo Externo Convencional 8*360 15 2 9 5200 Lâmpada Fluorescente Inventiva (usando eletrodo EC1) 8*360 15 2 16 22000

Como é apresentada na Tabela 2, a lâmpada fluorescente da invenção foi fabricada usando o eletrodo EC1 contendo a menor constante dielétrica de acordo com a primeira realização para ter o mesmo comprimento de eletrodo que a lâmpada com eletrodo externo convencional. A entrada de força da lâmpada convencional foi de 9 watts e a entrada de força da lâmpada fluorescente da invenção presente foi de 16 watts, que é um aumento de cerca de 1,7 vezes. Além disso, a claridade foi aumentada 4,2 vezes comparada à da lâmpada com eletrodo externo convencional. A razão pela qual a claridade é tão alta é devido à constante dielétrica do eletrodo vidro-cerâmica da presente invenção ser de cerca de 2 vezes à da lâmpada com eletrodo externo convencional, e também à emissão secundária de elétrons ser maior do que em uma lâmpada com eletrodo externo convencional. Além disso, devido às duas lâmpadas serem conduzidas usando um inversor, a condução paralela pode ser realizada.

Usando eletrodos de composição vidro-cerâmica, a alteração na claridade depende da constante dielétrica que foi determinada. Os resultados são apresentados na Tabela 3 abaixo. Tabela 3

Dimensão No. de Entrada de força (Watts) Lâmpada Diâmetro Externo*Comprimento Total (mm) Comprimento do Eletrodo Lâmpadas de Iluminação Luminosidade (cd/m2) Lâmpada de Eletrodo Externo Convencional 8*360 15 2 9 5200 EC1 22000 Lâmpada Fluorescente Inventiva EC2 22500 EC3 8*360 15 2 16 23200 EC4 26000 EC5 27500 EC6 31000

Como pode ser visto na Tabela 3, quando a entrada de força é a mesma, a

claridade é aumentada em proporção ao aumento na constante dielétrica. Para descrever esta relação com mais facilidade, a relação entre a constante dielétrica e a claridade é apresentada no gráfico da FIG. 4.

Além disso, para comparar os efeitos da lâmpada contendo eletrodos de acordo com a primeira realização com aqueles da lâmpada com eletrodo externo convencional, as propriedades de uma lâmpada com eletrodo externo convencional para luz de fundo de uma TV TFT-LCD de 32 polegadas, atualmente disponível comercialmente e a lâmpada fluorescente da presente invenção foram comparadas. Os resultados são apresentados na Tabela 4 abaixo. Tabela 4

Lâmpada Dimensão No. de Lâmpadas de Iluminação Entrada de força (Watts) Luminosidade (cd/m2) Diâmetro Externo*Comprimento Total (mm) Comprimento do Eletrodo Lâmpada de Eletrodo Externo Convencional 4*720 25 2 15 9000 Lâmpada Fluorescente Inventiva EC1 4*720 15 2 28 32000 EC2 33200 EC3 36000 EC4 42000 EC5 45200 EC6 52000

Como pode ser visto na Tabela 4, a lâmpada fluorescente da presente invenção pode ser observada que apresenta luminosidade maior do que a lâmpada com eletrodo externo convencional.

Como mencionado acima, a lâmpada usando o eletrodo composto de vidro- cerâmica desenvolvida pela presente invenção pode ser observada por atingir alta claridade de 3 vezes ou mais mesmo enquanto realizando condução paralela, como na lâmpada com eletrodo externo convencional.

De acordo com a segunda realização da presente invenção, como o eletrodo de composição vidro-cerâmica, a seguinte composição do material é usada.

Fórmula 2

(CaO-MgO-SrO-ZrO2-TiO2) + frita de vidro B

A constante dielétrica e perda dielétrica do material do eletrodo da fórmula 2, contendo a proporção da composição apresentada na Tabela 5 abaixo, foram medidas à temperatura ambiente. Os resultados são apresentados na Tabela 5 abaixo.

Tabela 5

Amostra Componente (mol) Constante Dielétrica Perda Dielétrica % CaO MgO SrO ZrO2 TiO2 ECB1 0,65 0,05 0,3 0,97 0,03 25,0 0,12 ECB2 0,65 0,05 0,3 0,9 0,1 28,0 0,1 ECB3 0,65 0,05 0,3 0,8 0,2 41.0 0,12 ECB4 0,65 0,05 0,3 0,7 0,3 54,0 0,15 ECB5 0,65 0,05 0,3 0,6 0,4 65,4 0,12 ECB6 0,65 0,05 0,3 0,5 0,5 88,5 0,13

Como o aditivo frita de vidro, o borossilicato para um tubo de lâmpada foi

usado. Devido ao coeficiente de expansão térmica do mesmo ter sido de 33 χ 10~7 /K, o componente frita de vidro adicionado ao composto cerâmica-vidro para ajustar o coeficiente de expansão térmica foi quantitativamente composto de 75% em peso de SiO2, 18% em peso de B2O3, 4% em peso de Na2O, 2% em p_eso de K2O e 1% em peso de AI2O3. Esta frita de vidro foi sintetizada a HOO0C e em seguida foi adicionada em uma quantidade de 0,3-10% em peso baseado na quantidade total da composição da Tabela 5. Além disso, MnO e AI2O3 foram usados como um aditivo. A quantidade de aditivo foi determinada como sendo 3% em peso.

O coeficiente de expansão térmica do eletrodo composto de vidro-cerâmica foi determinado como sendo 36-60x10"7 /K, que foi gradualmente diminuído na proporção do aumento do aditivo de vidro. Além disso, a constante dielétrica foi determinada como sendo diferente da apresentada na Fórmula 1, dependendo dos tipos de componente da frita de vidro. A Tabela 5 apresenta a constante dielétrica e a perda dielétrica de cada composição de eletrodo no momento da adição de 5% em peso de frita de vidro B. Como pode ser observado na Tabela 5, quanto maior a quantidade de TiO2, maior a constante dielétrica. No momento da fabricação da lâmpada fluorescente, quando um campo elétrico de corrente alternada de 1000 Vrms ou mais é aplicado ao composto vidro-cerâmica contendo a composição do eletrodo de acordo com a segunda realização, a geração de calor é diminuída na proporção da diminuição da perda dielétrica. Portanto, a perda dielétrica foi reduzida em cerca de 0,1% pela adição de MnO e AI2O3.

A lâmpada foi fabricada pelo método como na primeira realização usando o eletrodo composto de vidro-cerâmica contendo a composição acima, e o desempenho do mesmo foi comparado ao da lâmpada com eletrodo externo convencional. Os resultados são apresentados na Tabela 6 abaixo.

Tabela 6

Dimensão No. de Entrada de força (Watts) Lâmpada Diâmetro Externo*Comprimento Total (mm) Comprimento do Eletrodo Lâmpadas de Iluminação Luminosidade (cd/m2) Lâmpada de Eletrodo Externo Convencional 3*720 15 2 12 12000 ECB1 41000 Lâmpada Fluorescente Inventiva ECB2 43200 ECB3 3*720 15 2 22 46000 ECB4 51500 ECB5 54300 ECB6 59000

Como pode ser visto na Tabela 6, a lâmpada fluorescente formada pelo

composto vidro-cerâmica de acordo com a segunda realização pode ser observado como pelo menos 3 vezes tão luminosa quanto a lâmpada com eletrodo externo convencional e para realizar condução paralela. No caso onde o borossilicato é usado como o tubo de vidro da lâmpada fluorescente, o componente de vidro do composto vidro-cerâmica é controlado, ajustando com isso o coeficiente de expansão térmica. Portanto, quando o tubo de vidro e a lâmpada fluorescente são seladas pelo tratamento térmico usando o material de selagem de vidro, uma falha devido à diferença no coeficiente de expansão térmica pode ser prevenida e, ainda, a claridade pode ser aumentada.

Para examinar mais especificamente a razão pela qual a claridade é aumentada de acordo com a realização da presente invenção, a polarização de cada composição da Tabela 1, dependendo do campo elétrico aplicado, foi medida. Os resultados são apresentados na FIG. 5. Com referência à FIG. 6, o % de histerese é determinado a partir da curva de histerese da FIG. 5, mostrando a relação entre o campo elétrico aplicado e a polarização. Ou seja, como a perda de histerese é aumentada, a perda de calor é aumentada sob o campo elétrico de corrente alternada. Consequentemente, a condução estável pode ser realizada quando a perda de histerese é pequena. A perda de histerese pode ser determinada usando a seguinte equação. Como ilustrado na FIG. 6, quando a polarização máxima em 10 kV/mm é indicada por Pmax, e a diferença na polarização em 0 kV/mm é indicada por ΔΡ, a perda de histerese máxima é representada como a seguir.

Perda de Histerese (%) = APIPmax χ 100

A perda de histerese é determinada usando os dados da FIG. 6 de acordo com a equação acima. Os resultados são apresentados na Tabela 7 abaixo.

Tabela 7

Vidro EC1 EC2 EC3 EC4 EC5 EC6 Perda de Histerese (%) 16 13 9 12 14 5,5 5,2

A partir destes resultados a lâmpada fluorescente da presente invenção

pode ser observada que exibe perda de histerese relativamente estável mesmo sob um campo elétrico alto de 10 kV/mm, comparado ao eletrodo de vidro convencional.

Portanto, a lâmpada fluorescente contendo os eletrodos compostos de vidro-cerâmica da presente invenção é caracterizada em que os íons ou elétrons presentes na lâmpada fluorescente podem ser carregados ou descarregados em quantidades que são pelo menos o dobro no momento da aplicação do mesmo campo elétrico, comparada à lâmpada com eletrodo externo convencional composta exclusivamente de vidro.

Nas realizações acima, o componente MgO-SrO pode ser substituído por oxido contendo uma diferença no raio iônico de 15% ou menos. Exemplos de oxido substituível são apresentados na Tabela 8 abaixo.

Tabela 8

íon Raio do Ion (A) Exemplos Substituíveis Raio do Ion (A) Δ Raio do íon (%) Ca2+ 1,0 γ3+ γϋ+ 0,89, 0,86 11, 14 Srr^+ 0,96 4 Lai+ 1,06 6 NdJ+ 1,00 0 Mg2+ 0,72 Br Li1+ Ni2+ 0,74 2,7 0,74 2,7 0,69 3 sr 1.16 Euj" 0,59 15 Zr4+ 0,72 Nb5+ 0,64 11 Mo4+ 0,65 Fe'+, FeJ+ 0,77, 0,65 Zn'\ Scjt 0,75, 0,73 Mn'+ 0,67 Ti4+ 0,61 CrJ+ 0,62 Sb5' 0,61 Sb"" 0,69 Nb3+ 0,64 Mn"+ . 0,54

Claims

1. Lâmpada fluorescente tendo eletrodos compostos de vidro-cerâmica, compreendendo um tubo de vidro, que tem uma substância fosforescente aplicada em uma superfície interna do mesmo e é preenchido com uma a mistura de gás inerte e vapor de metal, ambas as extremidades do qual são seladas; e eletrodos cilíndricos ocos fornecidos em ambas as extremidades do tubo de vidro, caracterizada pelo fato de que cada um dos eletrodos cilíndricos ocos tem uma porção escalonada entre uma porção central do mesmo e uma porção final do mesmo, é é formado por um composto de cerâmica e frita de vidro CaO- MgO-SrO-ZrO2-TiO2 em uma quantidade de 0.3-10 % em peso baseada em uma quantidade total de cerâmica, e a cerâmica CaO-MgO-SrO-ZrO2-TiO2 compreende CaO em uma escala de 0<CaO<1 mol, MgO em uma escala de ü<MgO<1 mol, SrO em uma escala de 0<SrO<1 mol, ZrO2 em uma escala de 0<Zr02<1 mol e TiO2 em uma escala de 0<Ti02<1 mol, onde Ca0+Mg0+Sr0:Zr02+Ti02 tem uma razão molar de 1:1, e ainda compreende um ou mais de um grupo consistindo em MnO, AI2O3, Cr2O3 e Fe2O3, por 3 % em peso ou menos baseado na quantidade totoal do mesmo.

2. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a frita de vidro inclui SiO2: BaO: CaO a uma razão molar de 1:0,6:0,4.

3. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a frita de vidro compreende 75 % em peso de SiO2, 18 % em peso de B2O3, 4 % em peso de Na2O, 2 % em peso de K2O e 1 % em peso de AI2O3.

4. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrodo composto de vidro-cerâmica tem uma camada condutora formada sobre uma superfície externa do mesmo, e a porção final do mesmo é conectada ao tubo de vidro usando uma cola de selagem de vidro.

5. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção escalonada do eletrodo é formada de uma maneira tal que um diâmetro interno da porção central do mesmo é menor que o da porção final, para assim tornar a porção central mais fina.

6. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o MgO-SrO é substituído por óxido tendo uma diferença no raio iônico de 15% ou menos comparado com o de MgO-SrO.

7. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto de vidro-cerâmica não tem ponto de transição de fase a uma temperatura de não menos que -30 C.

8. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto de vidro-cerâmica tem valor de polarização maior que do vidro que tem valor de polarização máximo de 0,031 pC/cm2 em um campo elétrico de 10 kV/mm e a curva de polarização do mesmo se mantém linear dependendo da variação do campo elétrico.

9. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a constante dieléctrica do composto de vidro-cerâmica é maior do que a do vidro e permanece em um nível constante ou decresce a medida que a temperatura aumenta em uma escala de -30 0C a 250°C.

10. Lâmpada fluorescente, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o diâmetro interno da porção central do eletrodo é o mesmo do tubo de vidro.