CN201966178U - 含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯 - Google Patents

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Abstract

描述了小直径的热阴极荧光灯(10)，其包括：环绕阴极(15)的保护件(17)，以便避免由于蒸发的材料在荧光粉上形成烧黑；和通过金属部件(18)固定到保护件的前部的丝状汞分配器(20)，丝状汞分配器(20)的几何形状为使所述分配器朝向灯的相对端并且该分配器的轴线基本上平行于灯的轴线。

Description

含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯
技术领域
本实用新型涉及含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯。
背景技术
热阴极荧光灯在本领域中根据首字母缩略词被称为HCFL(HotCathode Fluorescent Lamp)，在下面的描述中使用HCFL。这种灯通常用于周围环境的照明。
HCFL由充满合适的气态混合物(通常是氩和氖或只是氩)的玻璃管构成，其中有几毫克汞；在管的两端有两个在气体中触发并保持放电所必要的阴极，这就是灯的发光源；由于在灯打开时形成的条件下汞原子放射出紫外线，紫外线通过涂在玻璃管的壁的内侧上的材料(所谓的荧光粉)转变成可见光，所以产生发光。通常这两个阴极采用金属丝的形式(例如钨)，该金属丝可以是直的，但是更常见的是例如具有螺旋形螺线的形状，以便增加其长度。灯丝涂有碱土金属氧化物的混合物(主要是钡、钙和锶的氧化物)，该氧化物改善了灯丝的电子发射特性并因此有助于开始放电和减少灯的能耗。
因为灯打开，HCFL的阴极被预热，以便由于热离子效应促进电子发射，因此更容易触发放电；当灯已经打开时，阴极以热点工作，所谓热点，即达到高于700℃的温度。通过用钡、钙和锶的碳酸盐覆盖灯丝，并致使这些混合物热分解以便产生相应的氧化物(通过使电流流过灯丝的方式加热灯丝)，从而得到具有氧化物混合物的灯丝的涂层；在生产灯的最后步骤的过程中，这一工作必须发生在灯的内部，由于所述氧化物与某些空气气体具有高化学反应性，因此不能分别地制作已经涂上金属氧化物的灯丝，然后将其插入灯内。从碳酸盐分解成氧化物需要大约1200℃的温度。
如上所述，为了灯的工作，要求容纳在其中的气态混合物包含几 毫克汞；另外为了确保灯的优良性能和寿命，在其中必须含有吸气材料，即，能够与灯内的气体中所存在的少量气态杂质发生反应并用化学方法固着的材料，这样能够改变灯的工作参数。
用于将汞引入灯内的各种方法是已知的。例如，可以使用汞的液滴，但是这涉及再生产少量金属剂量的问题以及工作环境污染的问题；可以使用用汞浸透的多孔片(由烧结的陶瓷或金属制成)，但是这与先前的方法有相同的缺点；可以使用汞合金(例如基于锌、铟、铋或它们的混合物)，但是当灯还没有被密封时在生产工作中具有释放汞的缺点，这导致元素泄露到工作环境中；甚至可以使用含有液态汞的小玻璃瓶，那么在灯密封后由于局部加热这个小玻璃瓶可能破裂，而且具有在灯内需要复杂结构和复杂定位的缺点。
过去申请人已经研发了替代之前所看到的用于释放汞的方法，之前所看到的方法基于使用具有钛和/或锆的汞的金属互化物，特别是命名为St505而销售的化合物Ti3Hg。该化合物具有直到大约500℃才释放汞的优点，因此在生产灯的过程中能够经受热处理而没有元素的损失，在800℃至900℃之间的温度汞通过激活处理(从外部通过电磁感应)被释放，除非灯被关闭。最近，为了相同的目的，申请人将基于钛-铜-铬-汞的合成物的材料引进市场，该材料在国际专利申请WO2006/008771A1中被公开并命名为St545而销售。
这些材料能够以辊压在金属带上的粉末的形式在灯内使用，例如，采取环形以便形成阴极保护件，如专利EP 806053B1中所示，或者插入合适的形状的金属容器，如专利EP 981826B1中所描述的。
对灯的工作有用的吸气材料可以是从锆、钛、钒、铌、铪或钽中选择的金属或者是这些元素(特别是锆或钛)与从过渡元素、稀土金属或铝中选择的一种或多种元素的合金。在灯内最常使用的吸气材料是含有重量大约84％的锆的锆铝合金，和含有重量大约80％的锆、15％的钴和5％的稀土的锆钴稀土合金。文件EP 806053B1和EP981826B1描述了吸气材料与汞化合物一起存在于保护件上或容器内。
近来已经研究在大尺寸(大于50英寸)的LCD显示器的背后照 明装置中使用HCFL代替传统上用于此目的的冷阴极灯(CCFL)。通过用HCFL代替CCFL的所期望的优点是更好的光输出。为了用于LCD显示器的背后照明，这些灯必须有受限的直径，该直径通常包含在4至6mm之间。
考虑到在碳酸盐的转变作用期间和灯的使用期间通过阴极达到的高温，在热阴极荧光灯中的阴极通常用金属元素保护，这避免了材料蒸发或从灯丝中喷出。实际上，因此，在涂有荧光粉的灯的壁上的沉积材料产生黑区，美观方面的瑕疵或不美观，以及灯的较弱的发光区域；这种元素通常具有环绕阴极的圆柱形保护件的形状。
在EP 806053B1中描述的适于2.54cm的直径的传统灯(所谓的“T8”灯)的解决方案，不能用于具有几毫米的直径的灯，因为，那要求很小的弯曲半径，将金属条弯曲以便形成保护件的工作会使保持在金属条上的粉末分离。
除了各种几何形状的汞分配器外，EP 981826B1描述了适于在生产小直径的灯的工艺中所使用的利用丝状分配器(所谓的线状分配器)的方法。该方法包括用分配器在灯的一个端部上密封灯，从而在灯内致释放汞，然后，在排出耗尽的分配器的位置处进行灯的玻璃管的第二次密封，因此耗尽的分配器不会保留在完成的灯内。这种方法是有效的并被广泛地使用，但是这种方法涉及相对复杂的工艺，HCFL的制造商宁愿避免。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供具有小直径并含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯。
根据本实用新型通过这样的热阴极荧光灯，实现该目的，即，该热阴极荧光灯由玻璃管形成，玻璃管的内部涂有荧光粉，具有两个端部，(每个端部都用末端部分封闭)，并充满适当的气体，接近每个所述端部都具有阴极，而且包含环绕每个阴极的圆柱形金属保护件，其特征在于，通过金属部件(18)在至少一个保护件上固定有丝状汞分配器，丝状汞分配器的几何形状为使得所述分配器朝向灯的相对端并 且分配器的轴线基本平行于灯的轴线。
在当前的描述和权利要求中，丝状的分配器是指具有细长结构的分配器，意味着其长度和横向尺寸的比大于2并且该横向尺寸等于或小于1.5mm。在复杂的横截面(例如梯形的横截面)的情况下，该比率涉及最宽的横向尺寸。
作为本实用新型的特别实施例(对最小的直径尤其有益)，灯轴线和丝状的分配器之间的角度应该小于20°，上述角度应该包含在20°和10°之间，以便完全避免可能的、不希望的阴影效应。
附图说明
参考附图在下面进一步描述本实用新型，其中：
-图1示出根据本实用新型的灯的一个端部的断开的透视图；
-图2示出在根据本实用新型的灯内使用的汞分配器的优选实施例。
具体实施方式
在图中，各个元件的尺寸和关系可能不对应于真实的元件尺寸，而是为了提高附图的可读性进行了有意的改动。
灯10包括玻璃管11，在其端部12用末端部分13封闭，末端部分13通常是玻璃的；在这部分固定了阴极15的两个支柱14和14′；出于简化图示的原因，在附图中，阴极示出为连接于支柱14和14′的两端的简单的螺旋形细丝，但是如前所述，其也可能具有更复杂的形状，例如被延伸得更长的螺旋形螺线，该螺线具有与灯的轴线重合的轴线和大约与保护件相同的高度。此外，第三支柱16被固定于平面部分13，与支柱14和14′以及外部电绝缘，其所具有的功能是将金属保护件17保持就位，金属保护件17通常具有两个底部开放的圆柱体的几何形状，金属保护件17的轴线基本与灯的轴线重合，并且具有沿垂直于灯的轴线的方向完全保护阴极的高度。两个支柱14和14′相对于部分13被连通(直接地或穿过该部分连接于两个外部的电导体)以用于为阴极供电。可选择地，保护件可以以既不接触第二支柱也不接触灯丝的方式固定于两个支柱14和14′中的一个，而无需第三支柱16。 在保护件17朝向灯中心的端部，例如通过焊点，固定了金属部件18，金属部件18可以用线的形式或优选条形(在附图中用后者作为示例)。在线或条的与保护件17相对的端部，例如用焊点，固定了丝状汞分配器20。作为替代方案，丝状分配器可以被固定，以便用作支撑件的金属部件18完全地或部分地重叠分配器的长度。如上所述，分配器20基本上平行于灯的轴线，这意味着分配器20平行于后者或相对于后者稍微倾斜。特别是，灯轴线和丝状的分配器之间的角度应该小于20°。作为本实用新型的特别实施例(对最小的直径尤其有益)，上述角度应该包含在20°和10°之间，以便完全避免可能的、不希望的阴影效应。在附图中，EP981826B1中描述的分配器的类型被示出，该分配器具有梯形横截面，但是也可能是其他形状，特别是，与根据本实用新型的灯的尺寸限制相一致的其他横截面可以具有正方形或圆形的形状。例如，在EP1179216B1中描述了可选择的实用的分配器类型，其中分配器材料被包含在具有开口端和减小的横截面的金属管内。
图2更详细地示出汞分配器20，它的容器21用金属条弯曲成在上侧具有狭槽的梯形横截面而做成，金属条通常用镀镍的铁来实现，并且在其内部有用粉末和吸气材料形成的混合物23，该粉末的材料受热时能够释放汞，粉末和吸气材料按重量比处于9∶1和4∶6之间；这些材料优选是：用于释放汞的St505或St545；和含有重量约84％的锆的锆铝合金，该锆铝合金作为吸气材料被命名为St101由申请人销售。这种分配器的通常尺寸是：梯形的最大边是大约1.0-1.2mm，高度大约0.8-1.0mm，而长度包含在大约2至10mm之间，优选在大约4至8mm之间，这取决于在特定的灯中所需的汞的量。
本发明人发现，在最大限度接近(图1中用d表示)的位置处所测量的保护件17和分配器20之间的距离一定不小于1毫米，这是为了避免在将钡、钙和锶的碳酸盐转换成它们的氧化物的处理期间分配器过热；如果发生这种情况，可能导致汞的过早排放而损失，因为该工作是在灯还未关闭时在气流条件下和抽吸的过程中实现的。反之亦然，该间距的最大值对于分配器的工作是不重要的，但是，尽管间距 优选不是很大以防止分配器在灯内伸出太多，这仍然可能在灯内引起麻烦的阴影效应；本发明人已经发现合理的最大间距大约是5mm。

Claims (8)

1.一种热阴极荧光灯(10)，所述热阴极荧光灯(10)由玻璃管(11)构成，该玻璃管的内部涂有荧光粉；并且所述热阴极荧光灯(10)具有两个端部(12)，每个端部都用末端部分(13)封闭并充满合适的气体；所述热阴极荧光灯(10)具有与每个所述端部接近的阴极(15)并包含环绕每个阴极的圆柱形金属保护件(17)；其特征在于，在至少一个保护件上通过金属部件(18)固定有丝状汞分配器(20)，所述丝状汞分配器(20)的几何形状为使所述分配器朝向灯的相对端并且所述分配器的轴线基本平行于灯的轴线。
2.根据权利要求1所述的灯，其中，阴极连接于两个支柱(14、14′)的两个端部，这两个支柱相对于灯的所述末端部分(13)被连通，而保护件(17)被所述支柱中的一个支撑并且与另一个支柱以及阴极电绝缘。
3.根据权利要求1所述的灯，其中，所述保护件被第三支柱(16)支撑，接着，所述第三支柱固定于末端部分(13)并且与阴极的支柱(14、14′)以及外部电绝缘。
4.根据权利要求1所述的灯，其中，汞分配器固定于其上的所述金属部件具有线形或条形(18)的形状。
5.根据权利要求1所述的灯，其中，所述汞分配器具有梯形横截面和沿着对应于梯形最大侧的那侧的总长的狭槽。
6.根据权利要求1所述的灯，其中，在最大限度接近的位置处所测量的所述保护件和所述分配器之间的距离(d)处于1和5mm之间。
7.根据权利要求1所述的灯，其中，分配器的轴线和灯的轴线形成等于或小于20°的角。
8.根据权利要求1所述的灯，其中，分配器的轴线和灯的轴线形成包含在20°和10°之间的角。 
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