CN1006343B

CN1006343B - 热阴极式放电灯装置

Info

Publication number: CN1006343B
Application number: CN87104929A
Authority: CN
Inventors: 滨田宗光; 增村均; 岩谷昭一; 安达宏美
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; TDK Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; TDK Corp
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1990-01-03
Also published as: KR920001845B1; KR880002216A; EP0254147A2; CN87104929A; EP0254147A3

Abstract

本发明涉及热阴极式放电灯装置，它由放电灯管，基体接近圆柱形且纵向表面作为放电表面，以半导体瓷料制成并被装设于管内的阴极，以及连接至阴极电极构件纵向两末端及贯穿管末端部分的两引线所构成。由于本放电灯装置的阴极电极中使用的是半导体瓷料而非电子放射材料，因而不会产生因加热而引起的电子放射材料的活化作用，因此，可防止放电管管壁变黑并可延长放电灯寿命。

Description

本发明涉及放电灯装置，更明确地说，涉及热阴极式放电灯装置。

荧光灯为众所周知的热阴极式放电灯装置。荧光灯阴极的构成方法是将包括钡、锶、钙的气化物为主要组份的电子放射材料涂敷在线圈状钨薄片表面上而制成的。

然而，电子放射物质容易因按照电极温度实行热分解，而产生例如钡原子等具有放射电子特性的活性物质。该活性物质因表面扩散作用而转移至电极顶端，因而降低电极顶端的工作性能。当电极温度高时，其热分解变快而使活性物质的供应增大，从电极蒸发出的活性物质因此而增加，所蒸发的物质附着在灯管管壁，使其变黑。结果，灯的光通量变差并减少了灯的寿命。

如上所述，现有技术的问题在于阴极表面上电子放射物质的活化作用，灯管变黑，光通量的变差以及管的寿命的减少。

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种热阴极式放电灯装置，其中，可防止灯管管壁（发光管）的变黑，不会使光通量变差以及可延长灯管的寿命。

为达到上述目的，本发明的热阴极式放电灯装置包括放电灯管，由半导体瓷料制成，被装设在管内，在其纵向周围表面设有放电表面的接近圆柱形的阴极电极构件，以及连接至阴极电极构件两纵向末端且贯穿放电灯管末端部分的两根引线。

在该放电灯装置中，由于在其阴极电极内使用半导体瓷料而不使用电子放射物质，因而不会产生因加热而引起的电子放射物质的活化作用，从而可防止发光管的变黑并可延长管的寿命。

图1为本发明放电灯装置的实施例的主要部分的剖面图;

图2为对图1中的阴极电极构件进行改进的剖面图;

图3为本发明阴极电极试验装置的概略图;

图4为表示阴极电极实验数据的图表;

图5为本发明放电灯装置的另一个实施例主要部分的剖面图;

图6a为图5中阴极电极构件的侧面图;

图6b为对图5中阴极电极构件进行改进的剖面图;

图7为本发明放电灯装置另一个实施例主要部分的剖面图;

图8为图7中阴极电极的正面图;

图9为对图7中阴极电极构件进行改进的剖面图;

现将本发明的第一个实施例详细说明如下。

图1中所示的热阴极式放电灯装置包括放电灯管1，使用半导体瓷料做成的且装设于管1内的阴极电极构件2，以及用以支持阴极电极构件2于管1内靠近管1末端部分1a的一对引线3a、3b。

阴极电极构件2由半导体瓷料制成，包括配置在纵向周围表面上的直线状放电表面2a，圆柱形基体2b，以及分别形成于底座2b两末端的引线连接部分2c、2d。

引线3a、3b以规定的间隔装设并贯穿管的末端部分1a;该贯穿部分由末端1a密封。伸入管1内的顶端部分3c、3d卷绕在引线连接部分2c、2d上以便在管1内支持阴极电极构件2使其与末端部分1a相平行;其后端部分3e、3f从管1向外突出。

电源与后端部分3e、3f相连接以便供电能给阴极电极构件2。

如图2中所示，用蒸镀法、溅镀法等方法，将导电薄膜4涂覆在基体2b的两端以便形成引线连接部分12c、12d。

本例中，由于导电薄膜4的存在，可减少引线3a、3b与基体2b间的接触电阻。

现详细说明作为阴极电极2原料的半导体瓷料如下。

例如;可以考虑将原子价补偿式半导体瓷料作为制造阴极电极的半导体瓷料。原子价补偿式半导体瓷料的典型例子是使用钛酸钡的半导体瓷料。

众所周知，原子价补偿方法是这样的：将其原子价与氧化金属中的化合金属离子的原子价相差数值为±1的金属离子作为杂质添加进去，因引入该杂质所产生的电荷量的增减由化合金属离子的原子价数量得以补偿。

原子价补偿半导体形成剂为诸如Y、Dy、Hf、Ce、Pr、Nb、Sm、Gd、Ho、Er、Tb、Sb、Nb、W、Yb、Sc、Ta等。这些可用来同时添加。添加剂的添加量以0.01～0.8mol%为宜，尤以0.1～0.5mol%为佳。

另一方面，构成本实施例中半导体瓷料所制成的阴极电极的原料以钛酸盐（titanates）为宜。除上述钛酸钡之外，可使用钛酸锶、钛酸钙或钛酸镧，及它们的复合物。此外，钛酸盐中的钛酸可由锆酸、硅酸及锡酸中至少一种所代替。

本发明中放电电极用的半导体瓷料可以是强制还原式半导体瓷料。其制造方法为还原上述阴极电极用半导体瓷料，然后，如果还原条件充分的话，可不添加半导体形成剂而再行还原。本例中的还原，宜在氮或氢的还原气层内，最好是在700℃以上的温度条件下，尤其是在1，200～1，450℃之间进行。

电极可同时使用原子价补偿式及强制还原式两者而形成。同时使用上述两者的方法如下所述：

（a）添加半导体形成剂，形成原子价补偿式半导体瓷料成形体。

（b）将（a）中成形体直接予以还原并焙烧，或将空气焙烧的烧结瓷料（sintering porcelain）再进行还原并焙烧。这样，就可获得需要的原子价补偿式及强制还原式的半导体瓷料。

现将具体实施例说明如下。

将原子价补偿式半导体瓷料的顶端磨成约60°的圆锥体形状，所得半导体瓷料的电阻率为9.9Ωcm。

此外，在H₂+H₂的还原气层中，使H₂的密度为20%，将半导体瓷料以1，250℃的温度予以还原及焙烧，而其稳定时间为二小时。被焙烧过的瓷料的电阻率为0.90Ωcm。

其他钛酸盐中亦获得同样的结果。其结果如表1所示。

表1

各种放电电极用半导体瓷料的电阻率

样品成份还原前还原后

序号（Ωcm）（Ωcm）

（1） Ba Ti O₂-Y₂O₃0.15mol%-Si O₂0.6wt% 9.9 0.90

（2） Sr Ti O₃-Dy₂O₃0.3mol%-Si O0.6mol% 0.50 0.048

（3） Sr Ti O₃62wt%-La₂O₃3Ti O₂10wt% 0.35 0.032

-Ca Ti O27.7wt%-NbO0.3wt%

当钛酸盐中钛酸被锆酸、硅酸及锡酸中至少一种所取代时亦可获得同样结果。

为研究放射电子的容易性，就上述样品1至3测定其电场放射强度。为比较起见，同样测定有关其工作功能较低的Al、Cu、Fe。其结果如图4所示。在图4中，将在聚乙烯容器内产生放电电压（KV）作为纵座标，而以样品阴极作为横座标。该样品阴极以Cu、Al、Fe与在表1中所安排的样品1至3相比较。图3中所示，是在试验中所用的装置。该装置包含宽为15mm，长度5mm，高度10mm的聚乙烯容器5，容器5的底部表面涂敷以银浆糊6。样品电极2′被安排在底部表面的上方，在样品电极2′与银浆糊6之间连接有交流电源7。样品电极2′中弧形部分顶端的半径R为20μm，样品电极2′顶端部分与银浆糊6之间的距离D为4mm，起动电压为10kv，而每一分钟增加电压1KV。

结果，可获得如图4所示的特性。如图4中所示，即使实验中所使用的任何样品在比传统电极中更低的发电电压下也可容易地产生放电。

根据该结果，可了解用以制造本实施例中阴极电极的半导体瓷料的特性，与金属同等或比金属更为优良。

结果，本实施例中以半导体瓷料制成的阴极电极2可获得稳定放电特性且可降低其制造成本。

下面，依次说明使用上述阴极电极放电灯装置的各种改进。

图5显示本发明的第2个实施例。在如图5中，所示的放电灯装置由放电灯管21，使用半导体瓷料做成且装设于管内的阴极电极构件22，以及支持阴极电极构件22于管21内靠近21的末端部分21a的一对引线23a、23b所构成。阴极电极构件22在其基体22b两端设有其直径小于底座22b的引线连接部分22c、22d;而引线23a、23b的顶端部分23c、23d卷绕于引线连接部分22c、22d以便支持阴极电极构件22。该种引线连接部分的结构可使引线的卷绕作业变得容易。

在如图6中所示的阴极电极构件另一实施例中，将导电薄膜34、34分别涂敷于引线连接部分32c、32d的外周面。该种结构可确保引线与阴极间的电连结。

现就图7详细说明本发明第三个实施例。如图7中所示的热阴极式放电灯装置由放电灯管41，使用半导体瓷料做成且装设于管41内的阴极电极构件42，以及支持阴极电极构件42于管41靠近管41末端部分41a的一对引线43a、43b。

如图所示，阴极电极件42包含具有直线状圆柱形放电表面42a的圆柱形基体42b，以及分别形成在基体42b两端的引线连接部分42c、42d。引线连接部分42c、42d将基体42b上稍离其两端的内部刻成沟状而形成。

引线43a、43b以规定的间隔配置，贯穿管41的末端部分41a，而该贯穿部分被末端部分41a所密封。伸入管41内的顶端部分43c、43d以任意的圈数被卷绕在引线连接部分42c、42d上以便支持阴极电极构件42于管41内使其与末端部分41a相平行，而其后端部分43e、43f从管41向外突出。电源被连接至该后端部分43e、43f，以便提供电能给阴极构件42。在该种连接部分的构成中，卷绕的引线不会向外移动且不会滑离。

如图9所示，将导电薄膜54以蒸镀法、溅镀法等方法涂覆在引线连接部分52c、52d的外周围面上所构成的阴极电极构件52可取代阴极电极构件42。

当使用阴极构件52时，由于导电薄膜54的存在，可以减小引线53a、53b与阴极电极构件52之间的接触电阻。

根据以上详述的本发明热阴极式放电灯装置，因其阴极电极中使用的是半导体瓷料用非电子放射物质因而不会产生因加热所引起的化学反应，于是，可防止放光管管壁的变黑现象且可延长放电灯装置的寿命。同时，由于半导体瓷料的价格低廉，可减少装置的成本。此外，因为可将半导体瓷料做成任何形状，因而，可根据用途的需要来选择半导体的形状以获得所需的特性。

Claims

1、热阴极式放电灯装置，它包括：

一个放电灯管及其末端部分；

一个基体接近圆柱形、纵向外周表面作为放电表面的阴极构件；

两根连接于阴极电极构件纵向两端引线部分、且贯穿管末端部分的引线；

其特征在于，上述阴极构件由原子价补偿式或/和强制还原式半导体瓷料制成，其主要成份选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙和钛酸镧中的一种或它们的复合物；或者，上述钛酸盐中的钛酸可用硅酸、锆酸及锡酸中的至少一种所代替。

2、如权利要求1所述的热阴极式放电灯装置，其中，其特征在于，该半导体瓷料具有原子价补偿式半导体形成剂的添加剂，而该半导体形成剂的添加剂选自Y、Dy、Hf、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Er、Tb、Sb、Nb、W、Yb、Sc及Ta中的一种或两种或两种以上。

3、如权利要求1所述的热阴极式放电灯装置，其中，其特征在于，该阴极电极构件包含设有直线状放电表面的圆柱形基体，设在基体两端部分的引线连接部分;该引线连接部分由引线所支持。

4、如权利要求3所述的热阴极式放电灯装置，其中，阴极电极构件的引线连接部分被形成为其直径小于圆柱形基体的直径。

5、如权利要求3所述的热阴极式放电灯装置，其中，阴极电极连接构件的引线连接部分的表面涂敷有导电薄膜。

6、如权利要求3所述的热阴极式放电灯装置，其中，阴极电极构件的引线连接部分被切刻成为沟状。