CN100346446C - 用碱土氧化物混合物作为电子发射极的低压气体放电灯 - Google Patents

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Abstract

描述了一种低压气体放电灯，它装配有一种含充填惰性气体作为缓冲气体和铟、铊及/或铜卤化物的气体放电管、和包含电子发射极物质的电极及用于形成及保持低压气体放电的设备，其中它有BaO、SrO、CaO及MgO的一种混合物作为电子发射极物质，其中：a)BaO的摩尔比例小于1重量%的重量比例所对应的摩尔比例，b)SrO的摩尔比例小于10重量%的重量比例所对应的摩尔比例，c)CaO和MgO的摩尔比例总和高于90重量%的重量比例所对应的摩尔比例，其中在该CaO/MgO混合物中CaO的重量比例处于10-90重量%之间。

Description

用碱土氧化物混合物作为电子发射极的低压气体放电灯
技术领域
本发明涉及一种低压气体放电灯，装配有一个含充填气体的气体放电管、和电极及用于形成及保持低压气体放电的设备。
背景技术
低压气体放电灯中产生光是基于灯电极间的电场强烈加速带电粒子，尤其电子也包括离子，以致在灯的充填气体中由于与充填气体的气体原子或分子的碰撞而使它们激发或离子化的事实。当充填气体的原子或分子返回其正常状态时，部分激发能可或多或少地被转化成辐射(radiation)。
常规低压气体放电灯，其充填气体中含汞，在气体放电管内部也未设置荧光涂层。汞低压气体放电灯的一个缺点是，汞蒸汽主要发射其电磁波谱在高能但却为不可见光UV-C范围的辐射，这种辐射仅通过利用这些荧光材料就可被转化成可见光辐射，能量却明显较低。因此，这种能量差异被转化成为不理想的热辐射。
在充填气体中的汞也越来越被认为是一种环境污染及有毒物质，在现代大量生产中可能由于其使用、生产及处置涉及的环境公害之处，应该避免它。
已经知道，可用其它物质替代充填气体中汞的方法，改变低压气体放电灯光谱。例如，德国专利DE 100 44 562、DE100 44 563及DE 101 28 915描述了一些低压气体放电灯，内含一种包括铜化合物、铟化合物或铊化合物与作为缓冲气体的惰性气体一起的充填气体。它们是以电磁波谱可见光谱区的辐射率高于常规低压汞放电灯的为特征。通过加入添加剂及荧光材料及通过控制内灯压力及操作温度的方法，还可进一步提高其视觉效率。
在常规低压气体放电灯中，在放电灯中通常采用内电极。为了降低这些电极上的电子功函数，从而减少电流耦合损失，可以采用碱土氧化物或碱土氧化物的混合物。例如，根据US 2 449 113，已知碱土氧化物可用于作为电极中电子发射极物质。
根据国际专利申请WO 99/21213，已知可对低压气体放电灯电极涂布一种包括碱土氧化物混合物的电子发射极物质。从而增加这种类型灯的使用寿命，并减少其功函数。
但是，迄今通常的碱土氧化物混合物作为电子发射极物质，用于其充填气体内含铜、铊或铟化合物的低压气体放电灯，但没有证明是成功的。其原因在于它们是按照例如下式所示的反应与碱土氧化物进行反应的：
2InBr+BaO→BaBr2+In2O。
在这种灯内占优势的温度下，也发生这种与铜、铊及铟的卤化物的反应，发光的铟、铊及铜的卤化物由于放电而消失，结果使之发光无效。
发明内容
因此，本发明的目的在于通过改变迄今通常用作电子发射极的碱土氧化物混合物的混合比，使其充填气体中含铟、铊或铜的卤化物的低压气体放电灯保持碱土氧化物的有效电子发射极特性。
在用标准TL电极(钨丝有三重氧化物发射极(BaO、SrO、CaO))的研究中，证实了溴化铟(InBr)与BaO反应强烈，但其活性在系列碱土氧化物中随碱土元素变轻而降低。在典型电极温度1400K下SrO与溴化铟反应仍然完全。
令人惊奇地，在800K以上CaO不再与溴化铟反应，而且在环境温度以上，MgO无论如何不再显示与InBr有任何反应。
显而易见，根据这个发现，适当改变碱土氧化物发射极迄今通常的混合比，甚至在其充填气体含铟、铊或铜卤化物的低压气体放电灯中，它们的应用也是可能的。
因此，本发明涉及一种低压气体放电灯，它装配有一种含充填惰性气体作为缓冲气体和铟、铊及/或铜的卤化物的气体放电管、和包含电子发射极物质的电极及用于形成及保持低压气体放电的设备，而且它有BaO、SrO、CaO及MgO的一种混合物作为电子发射极物质，其中：
a)BaO的摩尔比例小于1重量％的重量比例所对应的摩尔比例；
b)SrO的摩尔比例小于10重量％的重量比例所对应的摩尔比例；
c)CaO和MgO的摩尔比例总和高于90重量％的重量比例所对应的摩尔比例，其中CaO在CaO/MgO混合物中的重量比例处于10-90重量％之间。
具体实施方式
CaO对MgO的摩尔比的选择，应该一方面使溅射阻力高，它指向高MgO比例，同时另一方面其功函数Φ应该低，这有利于高CaO比例(Φ(CaO)＝1.6eV，Φ(MgO)＝3.1eV)。利用MgO比例对CaO比例的平衡比，可设计对电子使溅射阻力高与功函数低相结合的电极。其办法是只要使电极设计及发射极位置在电极操作中CaO处于比800K更热的电极位置。
按照本发明低压气体放电灯包含一种来自氦、氖、氩、氪及氙组合的惰性气体作为缓冲气体。惰性气体的冷压力等于2-10毫巴，尤其3.4毫巴有利。
在按照本发明的灯中，分子气体放电发生在低压下，发射在可见光及近UVA范围的电磁波谱辐射。为使UV(紫外光)转化为可见光，采用荧光材料，将荧光材料涂至放电管内部及/或外部。这些荧光材料或荧光材料的组合不必涂在气体放电管内部，但也可涂至其外部，由于在UVA范围中形成的辐射不是通过放电管通常所用类型的壁材料吸收的。可用作荧光材料的那些材料必须吸收所产生的辐射而且必须在适宜波长范围内发射。
采用所述碱土氧化物混合物作为用于涂钛、锆、铪或钨电极的电子发射极物质也有利。利用钛、锆或铪作为电极金属材料增强了形成钙或镁作为电子发射极物质。

Claims (5)

1 一种低压气体放电灯，它装配了一种含充填惰性气体作为缓冲气体和铟、铊及/或铜的卤化物的气体放电管、包含电子发射极物质的电极及用于形成及保持低压气体放电的设备，其特征在于它具有BaO、SrO、CaO及MgO的一种混合物作为电子发射极物质，其中：
a)BaO的摩尔比例小于1重量％的重量比例所对应的摩尔比例；
b)SrO的摩尔比例小于10重量％的重量比例所对应的摩尔比例；
c)CaO和MgO的摩尔比例总和高于90重量％的重量比例所对应的摩尔比例，同时CaO在CaO/MgO混合物中的重量比例处于10-90重量％之间。
2.按照权利要求1的低压气体放电灯，其特征在于它包含一种选自氦、氖、氩、氪及/或氙的惰性气体作为缓冲气体。
3.按照权利要求1或2的低压气体放电灯，其特征在于将一层荧光涂层涂在该气体放电管内部及/或外部。
4.按照权利要求1的低压气体放电灯，其特征在于所述电子发射极物质被用于涂布钛、锆、铪或钨电极。
5.电子发射极物质用于涂布权利要求1的低压气体放电灯中的电极的应用，所述电子发射极物质为BaO、SrO、CaO及MgO的混合物，其中：a)BaO的摩尔比例小于1重量％的重量比例所对应的摩尔比例；b)SrO的摩尔比例小于10重量％的重量比例所对应的摩尔比例；c)CaO和MgO的摩尔比例总和高于90重量％的重量比例所对应的摩尔比例，同时CaO在CaO/MgO混合物中的重量比例处于10-90重量％之间。
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