CN1104018C - 加热部件和包含加热部件的阴极射线管 - Google Patents
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Abstract
一种阴极射线管带有包括阴极结构的电子枪，该阴极结构包括在端部上的电子发射材料，并在该结构中装配有双股绕制的金属线加热部件。除了金属线端部附近之外，所述金属线具有电绝缘层(46)，其半径在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近至少减小15%，最好减小30%。最好使缩小了半径的绝缘层(46)在过渡点(54)的方向上至少延续100μm。过渡点(54)和电连接点(61)之间的距离要小于250μm，最好小于150μm。结果，电连接点(61)和过渡点(54)之间未覆盖的匝数减少到5匝以下。
Description
本发明涉及带有电子源的阴极射线管，它包括在其含有发射电子材料的端部含有发射电子材料的阴极结构，该结构中装有带主匝和副匝的双股绕制的金属线加热部件，除了远离端部的金属线端的附近之外，所述金属线具有半径为r1的电绝缘层，没有电绝缘层的未覆盖端通过电连接方式分别与导电体连接。
本发明还涉及阴极射线管内电子源的阴极结构中使用的加热部件。
包括带加热部件的阴极结构的阴极射线管例如可以是显示单色或彩色图象的(扁平屏盘)显示器件、摄象管和示波管。电子源的实例称为浸渍阴极或称为氧化物阴极。
在L.J.G.Beriere and A.J.van IJZeren(philips ProductNote，1973)的“快速起动CTV显象管A66-410X”小册子中披露了开篇所述的阴极结构类型。该小册子，说明了用于阴极射线管内电子枪中的筒形阴极结构，该结构中在其端部有发射电子的电子发射材料层。用于加热电子发射材料的加热部件装在阴极结构中。所述加热部件包括按双螺旋方式双股绕制并有主匝和副匝的金属线。所述金属线具有电绝缘层。
在特定条件下，阴极射线管的寿命由加热部件的寿命确定。这尤其是指在很高温度下工作的阴极，同时适于低功率消耗的阴极(比如低功率浸渍阴极)。
本发明的目的在于提供具有较长使用寿命的阴极射线管。
为此，本发明的阴极射线管的特征在于：在有电绝缘层的金属线部分和未覆盖电绝缘层的端部之间形成过渡点，绝缘层半径r1在过渡点附近至少减小15％，在该减小的起点和过渡点之间的距离至少为100μm。
本发明根据的是这样的见解，即实际上，在阴极结构加热部件中，有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点面积对加热部件的使用寿命有重大影响。在公知的阴极结构内的加热部件中，从设置绝缘层的(主绕组)金属线至未覆盖(主绕组)的金属线端有一个(陡峭)过渡点，所述未覆盖端通过电连接方式连接在导体上。未覆盖端的特性影响金属线的机械强度，并因此影响加热部件的机械强度。在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近，通过把覆盖层半径至少减小15％，就可减小电连接点和在有覆盖的金属线和未覆盖端间的过渡点之间的距离，从而改善金属线的机械强度。一直延伸到导电体近处的电绝缘层导致了加热部件热效率的降低，然而所述热效率的降低被绝缘层的外形所限制。金属线机械强度的改善导致阴极结构的较长的(平均)使用寿命，在特定条件下，这延长了阴极射线管的使用寿命。
本发明实施例的阴极射线管的特征在于：绝缘层的半径r至少减小30％。
如果代替陡峭的过渡层而使电绝缘层的半径r1至少减小30％，减小的起点和在有覆盖的金属线与未覆盖端间的过渡点之间的距离至少为100μm，就可进一步减小电连接点和在有覆盖的金属线与未覆盖端间的过渡点之间的距离，从而进一步改善金属线的机械强度。金属线机械强度的改善导致加热部件有更长(平均而言)的使用寿命，在特定条件下，延长了阴极射线管的使用寿命。
本发明另一实施例的阴极射线管的特征在于：绝缘层半径r1的减小发生在离过渡点至少100μm的距离上，结果在过渡点方向上形成了至少延续100μm的减小半径的绝缘层。
使用在覆盖了电绝缘层的金属线部分和没有电绝缘层的未覆盖端间的过渡点附近其半径被减小的绝缘层，并且其后所述绝缘层在过渡点方向上按减小了的半径而延伸，就能够使被覆盖的金属线部分得以延长，从而减小未覆盖端的长度，并因此减少未覆盖匝的数量，结果改善了金属线的机械强度，导致阴极射线管有更长的(平均)使用寿命。
本发明优选实施例的阴极射线管的特征在于：过渡点和电连接点之间的距离小于250μm。
为加热电子发射材料，必须对加热部件中金属线的各个未覆盖端设置工作期间可施加电压的导电体。例如，通过连接(焊接)方式把导电体连接到金属线端(未覆盖端)上。在制造加热部件期间，为形成导电体和未覆盖端之间(最佳的)连接，在金属线的电绝缘层的特定半径r1的情况下，在电连接点和在有覆盖的金属线与未覆盖端间的过渡点之间应保持一个最小距离S。通过减小有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点的邻近的绝缘层半径r1，就可明显地减小电连接点和在有覆盖的金属线与未覆盖端间的过渡点之间的距离S。距离S的减小导致电连接点和过渡点之间未覆盖匝数的减小，从而改善了金属线的机械强度，导致阴极结构有更长的(平均)使用寿命，而且在特定条件下，延长了阴极射线管的使用寿命。
本发明另一实施例的阴极射线管的特征在于：过渡点和电连接点之间的距离小于150μm。
如果距离S小于150μm，会进一步减少电连接点和过渡点之间的未覆盖匝数，它将改善金属线的机械强度。如果距离S为150μm，未覆盖的主匝数一般小于5。
下面，将更明确地阐述本发明的这些和其它方面，并结合实施例进行说明。
附图中：
图1A表示阴极射线管的示意剖视图；
图1B表示电子枪的局部透视图；
图2表示现有技术的阴极结构的局部剖视图；
图3A表示现有技术的在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近区域的局部剖视图；
图3B表示本发明的在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近区域的局部剖视图；
图3C表示本发明的在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近区域的局部剖视图。
这些附图纯粹是示意性的，并未按比例绘出，为清晰可见，特别放大了某些尺寸。
图1A表示阴极射线管1的示意剖视图，阴极射线管1包括有显示窗口3的抽真空的外壳2，圆锥部分4和管颈5。管颈5中，装有产生三束电子束7、8、9的电子枪6。显示屏10位于显示窗口内。所述显示窗口10包括按红、绿、蓝发光的荧光体元的图案。电子束在到达显示屏10的路径上，利用偏转部件11使三束电子束7、8和9在整个显示屏10范围内偏转，并穿过荫罩12，荫罩是带有小孔13的薄板并装在显示窗口3的前面。三束电子束7、8和9以相互相对的小角度各自穿过荫罩12的小孔13，因此，各电子束仅撞击在一种颜色的荧光体元上。
图1B表示电子枪6的局部透视图。所述电子枪6有公共控制电极21，也称为g1电极，其中固定着三个阴极结构22、23和24。所述g1电极用连接件25固定在支承件26上。所述支承件由玻璃制成。此例中，电子枪6还包括公共平板状电极27，也称为g2电极，用连接件28将其固定在支承件26上。此例中，所述电子枪6包括两个支承件26。所述支承件之一如图所示，另一个位于本透视图上不能看见的电子枪6的侧边。电子枪6还包括公共电极29(g3)和31(g4)，它们也用连接件30和32固定在支承件26上。
图2表示现有技术的阴极结构的局部示意剖视图，这种阴极结构设有端部41并包括阴极套筒42，套筒用帽43密封，帽上局部地覆盖电子发射材料44。本实施例中，所述帽43和与所述帽相配合的阴极结构部分构成阴极结构的端部41。用于加热电子发射材料44的加热件45设置在阴极套筒42中。所述加热件45包括按双螺旋方式双股绕制的金属线47，所述金属线有主匝48和副匝49、50，并覆盖电绝缘层46。副匝包括第1系列的各匝49，它们具有第1种绕制方向并按节距延伸到端部41，并包括第2系列的各匝50，它们从所述端部41延伸并有相同的绕制方向，但节距符号相反，第1和第2组副匝49、50利用含有主匝48的连接部分51在靠近阴极结构端部41处互连，多个电极(其中的一个如图2所示)位于上述阴极结构之上。图2所示的电极21是带小孔33的g1电极。
电绝缘层46至少包括一个绝缘层并可包含各种不同的、主要是无机的材料，比如氧化铝(Al2O3)。例如，所述电绝缘层46可由不同密度和/或不同成分的两层或更多层组成，除邻近端部之外，电绝缘层46具有外层(黑色层)52，它促进了阴极套筒42中加热件45的热辐射，过渡点53形成于有覆盖的金属线与未覆盖端之间。
图3A表示现有技术的在半径为rw、带有电绝缘层46的(主匝、缠绕)金属线48和未覆盖端之间的过渡点53周围区域的局部剖视图。所述电绝缘层46部分地具有外层(黑色层)52。此例中，未覆盖端通过电(焊接的)连接点61连接在导电体60上，此例中连接点包括多个主匝48，以实现令人满意的电连接。在阴极结构的制造中，在导电体60和未覆盖端之间形成一个连接，其中，在绝缘层46的特定半径r1处，电连接点61和在有覆盖的导线和未覆盖端间的过渡点53之间保持一个最小距离S1。在一种可靠的生产工艺中，距离S1最好至少为4r1，这样，在此情况下，要使多于7个的主匝48未被覆盖。距离S1最好大于绝缘层的直径(＝2r1)。实际上，这意味着电连接点61和过渡点53之间约400μm的主匝48没有电绝缘层46。减小距离S1可导致更高的机械强度，可是，在公知的阴极结构内的加热部件中难于实现这点。
图3B和3C表示本发明的两个实施例的围绕半径为rw、带有电绝缘层46的金属线48(主匝，绕制)和未覆盖端之间的过渡点54周围区域的局部剖视图。通过在靠近有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点54附近把绝缘层46的半径r1减小到半径r2，就可以显著地减小电连接点61和有覆盖的金属线和未覆盖端间的过渡点54之间的距离。
图3B的示范实施例中，绝缘层46的半径从r1逐渐减小到紧靠过渡点54处的r2，而在示范实施例3C中，绝缘层的半径在一段距离(至少100μm)上首先从r1变至r2，然后绝缘层46的半径(基本上)保持不变，直到过度段54。
最好利用电泳方法施加电绝缘层46。在涂敷处理期间，通过使炽热金属线产生相对涂敷悬浊液的(物理)移动，实现所期望的电绝缘层46外观上的变化，以获得电绝缘层46的层厚度变化(从r1到r2)。在涂敷处理的另一实施例中，在第1悬浊液之外还使用第2悬浊液。
在图3B和3C的示范实施例中，为了将导电体60连接到金属线的未覆盖端，电连接点61和过渡点54之间的距离S2要小于250μm，最好小于150μm。这种情况下，主匝48保留的未覆盖部分小于5匝，最好仅为3匝。减小电连接点61和过渡点54之间的距离，导致减少电连接点61和过渡点54之间的未覆盖的匝数，从而改善金属线的机械强度，它本身又导致阴极结构有更长的(平均)使用寿命，而且在特定条件下，延长了阴极射线管的使用寿命。
为获得加热件45的良好热平衡，应避免绝缘层46和导体60之间有(物理上的)接触，以便在加热件45和导体60之间不发生热传输。电绝缘层46的轮廓形状使缘缘层46和导体60之间物理接触的风险显著降低，并且它使绝缘层能延续到离电连接(焊接)点61较小的距离上。这导致了未覆盖匝数的减小，并显著增加了加热部件的机械强度。
当给阴极结构通电时，由于金属线的电阻与温度有关，所以在加热件45上消耗的电能要比在平衡条件下更多。过渡点54和电连接点61之间的未覆盖匝只能把热量通过辐射传向四周。结果，在给阴极结构通电后不久，未覆盖匝的温度就变得相当高，可导致匝48出现所谓“闪光”的现象。如果图3B或3C所示绝缘层46没有做成成形的断面，其半径(以直线式)未经缩小地延续到离电连接点的短距离上，则与电连接点的金属线连接就会受到明显的妨碍，同时会显著增加加热件45的热损失。“热损失”一词在这里是指绝缘层端部上的热辐射(通过表面)，而不是由阴极套筒42吸收的热量。通过减小过渡点54附近的电绝缘层46的半径，一方面减小了未覆盖匝的数量，改善了加热件45的机械强度，同时，另一方面，绝缘层的轮廓形状还导致加热件45有限的热效率损失。
图3B的优选实施例中，主匝半经rw＝80μm，覆盖(黑色)层的电绝缘层厚度为65μm，相应于半径r1＝145μm，未覆盖(黑色)层的电绝缘层的厚度逐渐减至35μm，其相应半径为r2＝115μm。这种情况下，电绝缘层半径的减小高于20％，因此符合本发明的要求(减少＞15％)，相应于加热件45的热效率增加大于5℃。
图3C的优选实施例中，主匝半径为rw＝80μm，覆盖(黑色)层的电绝缘层厚度为100μm，相应于半径为r1＝180μm，未覆盖(黑色)层的电绝缘层厚度减至20μm(相应于半径为r2＝100μm)，然后，(基本上)保持恒定直至未覆盖的金属线和端部之间的过渡点。此例中，电绝缘层半径的减小约为44％，所以符合本发明的要求(减小＞15)。此外，减小值处于优选范围内(减小＞30％)。电绝缘层厚度减少44％，相应于增加的加热件45的热效率大于15℃。
十分明显，在本发明的范围内，本领域的技术人员会作出很多变型。例如，为实现尽量提高加热部件的热效率，可把外(黑色)层部分的位置相对于具有减小半径的电绝缘层的部分作改变。一般而言，使(黑色)层沿着离开端部的方向而延续到阴极套筒端之外不是十分有用的。
一般来说，期望能减小在远离端部的阴极套筒端附近的电绝缘层的厚度。优选地，在相对于远离端部的阴极套筒端的、其电绝缘层厚度应该减小的区域上的距离最大为250μm，该距离应沿端部方向测量。
一般来说，本发明涉及包括有阴极结构的电子枪的阴极射线管，该阴极结构包括在端部上的电子发射材料，并且在该结构中装配有双股绕制金属线的加热部件。除了邻近端部之外，所述金属线设有电绝缘层，其半径在有覆盖的金属线和未覆盖端之间的过渡点附近至少减小15％。最好减小30％。最好使半径缩小的绝缘层在过渡点方向上至少延续100μm。过度段和电连接点之间的距离要小于250μm，最好小于150μm。结果，电连接点和过渡点之间未覆盖的匝数减小到5匝以下。
Claims (7)
1、一种带有电子源的阴极射线管，它包括：在其包含电子发射材料的端部(41)含有电子发射材料(44)的阴极结构和装配在该结构中带主匝(48)和副匝(49、50)的双股绕制金属线(47)的加热部件(45)，除远离端部(41)的金属线(47)的端部附近之外，所述金属线(47)具有半径为r1的电绝缘层(46)，所述未覆盖电绝缘层的端部通过电连接点(61)分别与导体(60)连接，其特征在于：过渡点(54)形成于有电绝缘层的金属线部分和未覆盖绝缘层的端部之间，绝缘层(46)的半径r1在过渡点(54)附近至少减小15％，减小的起点和过渡点(54)之间的距离至少为100μm。
2、如权利要求1的阴极射线管，其特征在于：绝缘层(46)的半径r1在过渡点附近至少减小30％。
3、如权利要求1或2的阴极射线管，其特征在于：绝缘层(46)半径r1在过渡点附近的减小发生在离过渡点(54)至少100μm的距离处，从而形成带减小了的半径的绝缘层(46)，该减小了的半径的绝缘层向过渡点(54)的方向至少延续100μm。
4、如权利要求1的阴极射线管，其特征在于：过渡点(54)和电连接点(61)之间的距离小于250μm。
5、如权利要求4的阴极射线管，其特征在于：过渡点(54)和电连接点(61)之间的距离小于150μm。
6、如权利要求1的阴极射线管，特征在于：电连接点(61)和过渡点(54)之间的主匝(48)的匝数小于5匝。
7、一种阴极射线管内的电子源的阴极结构用的加热部件(45)，该加热部件包括带主匝(48)和副匝(49、50)的双股绕制金属线(47)，除远离端部(41)的金属线(47)的端部附近之外，所述金属线(47)具有半径为r1的电绝缘层(46)，所述未覆盖电绝缘层的端部通过电连接点(61)分别与导体(60)连接，其特征在于：过渡点(54)形成于有绝缘层的金属线部分和未覆盖电绝缘层的端部之间，绝缘层(46)的半径r1在过渡点附近至少减小15％，减小的起点和过渡点(54)之间的距离至少为100μm。
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