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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Quecksilbergas-Entladungsvorrichtungen, insbesondere
Quecksilberdampf-Fluoreszenzlampen einschließlich Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen
(CCFLs).
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Hintergrund
der Erfindung
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Heutzutage
verwendet man Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (CCFLs) häufig als
Miniatur-Lichtquellen mit hoher Lichtstärke. Sie zeigen einfachen Aufbau,
sind klein gebaut, haben hohe Lichtstärke, zeigen geringe Zunahmen
der Lampentemperatur während
des Betriebs und haben eine relativ lange Betriebslebensdauer. Wegen
dieser Eigenschaften hat man CCFLs weithin als Lichtquelle in verschiedenen
Hintergrundlichteinheiten und Scannern verwendet.
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In
den letzten Jahren haben rasche Entwicklungen in der Informationstechnologie,
bei Kommunikationsgeräten
und Büro-
und Verbrauchererzeugnissen die Entwicklung von CCFLs mit besserer
Leistung, erhöhter
Funktionalität
und geringerer Größe notwendig
gemacht. Unterdessen hat man LCD-Hintergrundlichtquellen mit dem
Ziel entwickelt, die Bedeckungsfläche zu erhöhen, den Stromverbrauch zu
senken und die Betriebslebensdauer zu verlängern. Gegenwärtig werden
CCFLs massengefertigt und haben große Schwierigkeiten, diese immer
größer werdenden
Anforderungen zu erfüllen.
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Ein
Beispiel für
eine gegenwärtige
CCFL ist in 1 gezeigt. 1 zeigt
eine Glasumhüllung 2 mit einem
Fluoreszenzpulverfilm 4, der auf ihre Innenwand aufgetragen
ist. Gas 5 wie z.B. eine Neon- und Argonmischung mit einer
Quelle von Quecksilberdampf sind in der Glasumhüllung 2 eingeschlossen.
An einander entgegengesetzten Enden der Glasumhüllung 2 sind Elektroden 1 angeordnet.
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Die
Elektroden 1 sind eine Schlüsselkomponente der CCFL. Sie
sind verantwortlich für
Stromleitung, Elektronenemission, Ausbildung eines Magnetfeldes
und für
andere Lampen- und Heizfunktionen. Die Lampenleistung hängt weitgehend
von der Wahl des Elektrodenmaterials ab.
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Elektroden,
die gewöhnlich
in CCFLs verwendet werden, enthalten einen aus Wolfram, Dumet oder Kovar
ausgebildeten Elektrodendraht 6 und eine Kathode in Form
eines Nickelrohrs oder Nickelbechers 3, das bzw. der auf
den in der Glasumhüllung 2 befindlichen
Teil des Elektrodendrahts 6 geschweißt ist. Konventionelle Nickelrohre
oder Nickelbecher werden mittels Kompression mit hohem Verhältnis hergestellt.
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Bei
dem konventionellen CCFL-Aufbau wird die Betriebsoberfläche des
Nickelrohrs oder Nickelbechers 3 durch den Innendurchmesser
der Glasumhüllung 2 und
die Länge
der Elektrode begrenzt. Dementsprechend wird eine Zunahme der Lampenlichtstärke während des
Betriebs durch die Oberfläche
des Nickelrohrs oder Nickelbechers und den Schmelzpunkt von Nickel,
welcher ungefähr
1453 °C
ist, begrenzt. Als Folge dieser Beschränkungen sind gegenwärtige CCFLs
nicht imstande, einen großen
Lampenstrom und die Einwirkung eines starken Elektronenstrom auszuhalten.
Die begrenzte Oberfläche
des Nickelrohrs oder Nickelbechers begrenzt auch die zusetzbare
Menge von aktiven Alkalimetallen wie z.B. Barium, Calcium, Strontium
und Cäsium.
Diese Metalle können
der Kathode zugesetzt werden, um die Elektronenemissionseffizienz
zu verbessern.
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Im
Langzeitbetrieb führen
und geben das Glas und das Fluoreszenzpulver, das bei Fluoreszenzlampen
oder gegenwärtigen
CCFLs verwendet wird, kontinuierlich Verunreinigungsstoffe in das
Glasrohr ab. Aus den verwendeten Stoffen entwickeln und vermehren
sich Verunreinigungsgase wie z.B. Wasser, Sauerstoff, Stickstoff,
Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Diese Verunreinigungsgase treten
in das Innere der Lampe ein. Sie führen zu einer Zunahme des Widerstands
gegen Stromleitung innerhalb der Lampe und verursachen Schäden an der
Kathode, indem sie mit den aktiven Alkalimetallen reagieren, die
der Kathode zugesetzt werden können.
Dies mindert das Arbeiten der Lampe und stellt bekanntermaßen Schwierigkeiten
dar, wenn man versucht, Fluoreszenzlampen und CCFLs mit hoher Qualität, geringer
Größe, hoher
Lichtstärke
und hoher Leistung herzustellen.
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Die
oben erwähnten
Probleme gibt es nicht nur bei CCFLs, sondern man findet sie auch
bei anderen Quecksilbergas-Entladungsvorrichtungen, einschließlich, aber
ohne Beschränkung
auf Quecksilberdampf-Jupiterlampen und keimtötende Ultraviolettlichtröhren, die
Quecksilberdampf verwenden.
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Eine
Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus dem Dokument
JP 7057688 A und dem entsprechenden Patent
Abstract of Japan Band 1995, Nr. 6, 31. Juli 1995, bekannt. Die
Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung hat eine Elektrode aus einem
Sintermetall. Doch da der für
die Elektrode gewählte
Getterstoff Wolfram ist, ist das Gettervermögen dieser Elektrode bezüglich Verunreinigungsgasen
begrenzt.
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Dieselbe
Beobachtung gilt für
das Dokument
JP 7057696
A entsprechend dem Patent Abstract of Japan Band 1995,
Nr. 6, 31. Juli 1995.
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Das
Dokument
GB 2154054
A des Stands der Technik schlägt die Verwendung von aus pulverisiertem Getterstoff
erhaltenen gesinterten Metallpellets innerhalb einer Entladungsvorrichtung
vor. Dieses Dokument lehrt explizit jedoch nur, solche Pellets in
einem bestimmten vorbestimmten Abstand vom Entladungsrohr anzuordnen,
was die Verwendung von speziellen Positionierungsmitteln erfordert.
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Als
weiterer Stand der Technik wird auf die
US 4,859,905 und Patent Abstracts
of Japan Band 018, Nr. 382 (E-1580), 19. Juli 1994, verwiesen.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
wie z.B. eine Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (CCFL) mit einem Aufbau
bereitzustellen, der die Probleme von Quecksilbergas-Entladungsvorrichtungen
nach dem Stand der Technik beseitigt oder zumindest verbessert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
wie z.B. eine CCFL bereitzustellen, die unter einem größeren Betriebsstrom
arbeitet, ohne die Betriebslebensdauer der Vorrichtung zu beeinträchtigen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
wie z.B. eine CCFL bereitzustellen, die größere Lichtstärke und
längere
Betriebslebensdauer als gegenwärtige
Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung bietet. Diese und weitere Aufgaben
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der Beschreibung
der Erfindung detaillierter erörtert.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung werden diese Aufgaben durch eine Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Prinzipskizze, die den Aufbau von bekannten CCFLs darstellt.
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2 ist
eine Prinzipskizze, die den Aufbau einer zweiten bekannten CCFL
darstellt.
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3 ist
ein Graph, der die typische Lebenserwartung einer in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebauten CCFL zeigt.
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4 ist
eine Prinzipskizze, die eine in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaute CCFL zeigt.
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5 ist
eine Prinzipskizze, die eine in Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaute CCFL zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf 4 und 5 werden
Prinzipskizzen gezeigt, welche zwei besondere Ausführungsformen
der Erfindung darstellen. In diesen Ausführungsformen kann das Rohr 2 irgendeine
geeignete Art von Rohr sein und ist vorzugsweise ein Glasrohr. Vorzugsweise
ist der gesinterte Metallabschnitt ein Sintermetallrohr (oder -becher) 7 oder
eine Sintermetallplatte 8 (welche als Paar vorliegen kann,
wie in 5 gezeigt), welches bzw. welche auf den Teil jedes
Elektrodendrahts 6 geschweißt ist, der sich innerhalb
des Rohrs erstreckt. Das Sintermetallrohr (oder der Sintermetallbecher) 7 oder
die Sintermetallplatte 8 kann mittels typischer Metallpulvermetallurgietechniken
oder Ultraschallformpressen oder irgendeiner anderen geeigneten Methodik
hergestellt werden.
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Es
kann eine beliebige Zahl von gesinterte Metallabschnitten 11 innerhalb
des Rohrs 2 geben. Die Zahl der enthaltenen gesinterten
Metallabschnitte 11 wird vorzugsweise durch die Größe des Rohrs 2 bestimmt. Wenn
das Rohr 2 klein ist, ist möglicherweise nur ein gesinterter
Metallabschnitt 11 nötig,
um die Vorteile der Erfindung zu erzielen.
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Während des
Sinterprozesses werden sehr kleine Partikel des chemischen Elements
bei hoher Temperatur fest miteinander verbunden, ohne dass die Elemente
schmelzen. Verbinden ohne Schmelzen resultiert in einer großen Zahl
von inneren Poren innerhalb des gesinterten Gegenstands. Diese Poren
vergrößern die physikalischen
Gettereigenschaften des Metallabschnitts durch Verbesserung seiner
Porosität,
und wenn der gesinterte Abschnitt als Kathode verwendet wird, vergrößern sie
die Oberfläche
für Elektronenemission
und für
Zusatz von aktiven Alkalimetallen (wie z.B. Barium, Calcium, Strontium
und Cäsium)
zur Verbesserung der Elektronenemissionseffizienz.
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Das
Sintermetallrohr 7 oder die Sintermetallplatte 8 (welche
auch in Form eines Bechers vorgesehen werden kann, nicht gezeigt)
enthält
wenigstens ein Metallelement, welches aus einer ersten Gruppe von
Metallelementen ausgewählt
ist, welche ausgeprägte
Gettereigenschaften bezüglich
Verunreinigungsgasen und schwache Gettereigenschaften bezüglich des
Quecksilberdampfs innerhalb des Rohrs 2 haben. Vorzugsweise haben
solche Metallelemente sehr schwache Gettereigenschaften bezüglich Quecksilberdampf.
Dementsprechend enthält
die erste Gruppe von Metallelementen ohne Beschränkung Eisenfamilienmetalle
wie z.B. Eisen, Nickel und Kobalt. Diese Metallelemente reagieren
bei Betriebstemperaturen der Lampe 10 chemisch mit Verunreinigungsgasen
wie z.B. Wasser, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid,
aber nicht mit dem Quecksilberdampf. Daher werden die Gettereigenschaften
des Sintermetallrohrs 7 oder der Sintermetallplatte 8 durch
den Einschluss von einem oder mehreren der in der ersten Gruppe
enthaltenen Metallelemente verbessert.
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Wenn
die Lampe 10 arbeitet, werden hohe Temperaturen innerhalb
des Rohrs 2 erzeugt, insbesondere in der Nähe der Elektrodendrähte 6 (und
des Sintermetallrohrs 7 oder der Sintermetallplatte 8,
wenn als Kathode verwendet oder wenn an eine Elektrode geschweißt). Bei
Entwicklung dieser hohen Temperaturen kann das Sintermetallrohr 7 oder
die Sintermetallplatte 8 zerbrechen oder zerstäuben. Dementsprechend
wird bevorzugt, dass das Sintermetallrohr 7 oder die Sintermetallplatte 8 eine
Kombination von Metallelementen ist, welche auch ein oder mehrere
Metalle aus einer zweiten Gruppe umfasst, die hohe Temperaturbeständigkeit in
Kombination mit schwachen oder sehr schwachen Gettereigenschaften
bezüglich
des Quecksilberdampfs zeigen, wodurch die Möglichkeit von Zerstäuben reduziert
wird. Metalle wie z.B. Molybdän
und Wolfram sind für
Einschluss in die zweite Gruppe von Metallen geeignet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Sintermetallrohr 7 oder die Sintermetallplatte 8 eine
Metallkombination aus zwischen 2 und 5 Metallelementen, wobei wenigstens
eines der Metallelemente aus der ersten Gruppe ausgewählt ist
(ausgeprägte
Gettereigenschaften bezüglich
Verunreinigungsgasen, aber nicht Quecksilberdampf) und wenigstens
eines der Metallelemente aus der zweiten Gruppe ausgewählt ist
(beständig
gegenüber
hohen Temperaturen mit schwachen oder sehr schwachen Gettereigenschaften
bezüglich Quecksilberdampf).
In Übereinstimmung
mit der Erfindung ist die gesinterte Metallkombination porös mit einer Porosität von 50%
bis 4%, und es ist eine relative Dichte von 50% bis 96% erforderlich.
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Wird
der gesinterte Metallabschnitt als Kathode verwendet, so enthält der Metailabschnitt
weiterhin ein oder mehrere aktive Alkalimetalle zur Verbesserung
der Effizienz, mit der Elektronen aus der Kathode emittiert werden.
Die aktiven Alkalimetalle können
ohne Beschränkung
Barium, Calcium, Strontium und Cäsium
umfassen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 zeigt ein Graph die Helligkeit
oder Lichtstärke
gegen die Lebenserwartung für
eine mit einem gesinterten porösen
Metallrohr oder einer gesinterten porösen Metallplatte aufgebaute CCFL
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. In der anfänglichen Betriebsphase (d.h.
während ungefähr der ersten
200 Betriebsstunden) zeigt der Graph von 3 einen
deutlichen Abfall der Lichtstärke von
ungefähr
3 bis 5%. Dies liegt an der Vermehrung von Verunreinigungsgasen,
die aus dem Glas, dem Fluoreszenzpulver und den Elektroden stammen.
Die Vermehrung dieser Verunreinigungsgase resultiert in Verunreinigung
und Zerstäubung
innerhalb der Lampe. Indessen sind während des Betriebs das gesinterte
poröse Metallrohr
oder die gesinterte poröse
Metallplatte laufend bestrebt, die Absorption der Verunreinigungsgase
zu erhöhen.
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Nach
ungefähr
400 Betriebsstunden stabilisiert sich die Vermehrung der Verunreinigungsgase,
und das Sintermetallrohr oder die Sintermetallplatte beginnt als
Gettervorrichtung zu arbeiten und absorbiert große Mengen der Verunreinigungsgase.
Wenn der Verunreinigungsgasgehalt im Glasrohr abnimmt, nimmt die
Lichtstärke
der Lampe zu, und die CCFL gewinnt ihre frühere Lichtstärke wieder,
wie durch die rasche Zunahme der Lichtstärke in 3 bewiesen.
Dieser Vorteil kann mit konventionellen Quecksilber dampf-Fluoreszenzlampen
nicht erzielt werden.
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Während der
Alterung fällt
die Lichtstärke
aufgrund der Erzeugung der Verunreinigungsgase ab. Quecksilberdampf
wird auch langsam und allmählich
vom Fluoreszenzpulver absorbiert, was zu einem weiteren Helligkeitsabfall
beiträgt,
so ein Abfall ist aber von geringerem Ausmaß, da die chemische Affinität zwischen
Fluoreszenzpulver und Quecksilberdampf schwach ist. 3 zeigt
eine allmähliche
lineare Abnahme in der Lichtstärke
oder Helligkeit, welche diesem Alterungsprozess entspricht. Doch
ist die Abnahme der Lichtstärke
langsamer und stetiger als die von konventionellen CCFLs. Da die
Abnahme über
eine längere
Zeit stattfindet, ist die Alterungszeitspanne der Lampe der vorliegenden
Erfindung viel länger
als die von konventionellen Lampen. Nach ungefähr 15000 Betriebsstunden ist
der Lichtstärkeabfall
einer in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufgebauten Fluoreszenzlampe ungefähr 10% kleiner
als der Helligkeitsabfall, welcher bei konventionellen Fluoreszenzlampen
nach derselben Lebenszeit auftritt. Dieses wird zum Teil durch die
kontinuierliche Getterwirkung erzielt, die von dem gesinterten Metallabschnitt
bereitgestellt wird, welcher im Lampenbetrieb ein sehr niedriges
Niveau von Verunreinigungsgasen im Glasrohr aufrechterhält.
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Dies
wird durch den Umstand ergänzt,
dass das gewählte
Sintermetall während
des Betriebs nicht mit Quecksilberdampf reagiert oder ihn absorbiert.
Infolgedessen wird der Gehalt des Quecksilberdampfs innerhalb des
Rohrs länger
auf einem höheren
Niveau gehalten, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die Lichtstärke der
Lampe abnimmt, verglichen mit konventionellen Lampen vermindert
wird.
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In Übereinstimmung
mit dem Graph der Lichtstärke
gegen die Lebenserwartung von 3 wird erwartet,
dass die Fluoreszenzlampe der vorliegenden Erfindung den doppelten
Betriebsstrom von konventionellen Fluoreszenzlampen aushalten kann.
Zum Beispiel ist der Betriebsstrom einer konventionellen CCFL mit
einem Außendurchmesser
von 2,6 mm gleich 5 mA. Eine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufgebaute CCFL mit demselben Außendurchmesser
und mit einem Rohr mit einer gesinterten porösen Metallkombination kann
einen Betriebsstrom von bis zu 10 mA aushalten und erreicht eine
Lichtstärke
von 8.000 bis 10.000 cd/m2 unter Beibehaltung
einer vergleichbaren Lampenlebensdauer (ungefähr 15.000 bis 20.000 Stunden).
Und wenn die CCFL der vorliegenden Erfindung und die konventionelle
CCFL denselben Betriebsstrom verwenden, kann die Betriebslebensdauer
der erfinderischen CCFL 50.000 Stunden übersteigen. Dies ist eine Verbesserung
von 100 bis 150% verglichen mit konventionellen CCFLs.
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4 zeigt
eine Prinzipskizze einer in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebauten CCFL. Sie umfasst eine Glasumhüllung 2,
einen Fluoreszenzpulverfilm 4, der auf die Innenwand der
Glasumhüllung 2 aufgetragen
ist, und Inertgas und Quecksilberdampf 5, die in der Glasumhüllung 2 eingeschlossen
sind. An den Enden der Lampe (nur eines ist gezeigt) befinden sich
Elektroden 1. Die Elektroden 1 enthalten Elektrodendraht 6,
der am Ende der Umhüllung 2 versiegelt
ist und sich vom Inneren zum Äußeren der
Umhüllung 2 erstreckt.
Im Gegensatz zu der CCFL von 1 weist
die erfinderische CCFL ein Sintermetallrohr 7 auf, das
aus einer Kombination von 2 bis 5 Metallelementen besteht, die auf
die Elektrodendrähte 6 geschweißt sind
und als Kathode verwendet werden, obwohl das Sintermetallrohr 7 irgendwo
in der Glasumhüllung 2 angeschweißt sein
kann. Dieses ersetzt das in 1 dargestellte
konventionelle Nickelrohr 3.
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Das
erfinderische Sintermetallrohr 7 wird durch Metallpulverprozesse
unter Verwendung von typischer Pulvermetallurgie erzeugt und ist
daher ein poröses
Erzeugnis. Infolgedessen ist seine Oberfläche 2 bis 20 mal größer als
die des kompakten Nickelrohrs mit hoher Dichte von konventionellen
Lampen. Das Sintermetallrohr 7 kann daher mehr aktive Alkalimetalle
wie z.B. Barium, Calcium, Strontium und Cäsium usw. absorbieren oder aufnehmen,
welche als aktivierende Elemente für Elektronenemission wirken,
wodurch der Widerstand gegen Elektronenemission an der Kathode vermindert
wird.
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Die
Zusammensetzung des erfinderischen gesinterten Metallabschnitts
wird vorzugsweise aus der folgenden Gruppe von Zusammensetzungen
gewählt:
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Der
erfinderische gesinterte Metallabschnitt muss nicht notwendigerweise
nur aus Elementen in den oben erwähnten ersten und zweiten Gruppen
von Metallelementen bestehen. Doch wird bevorzugt, dass der Anteil
von aus der ersten Gruppe ausgewählten
Metallelementen in Kombination mit dem Anteil von aus der zweiten
Gruppe ausgewählten
Metallelementen zwischen 50% und 100% der Gesamt-Sintermetallzusammensetzung
umfasst.
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FALLSTUDIE 1
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Es
wird eine geradlinige CCFL mit einem Außendurchmesser von 2,6 mm,
einem Innendurchmesser von 2,0 mm und einer Lampenlänge von
243 mm erzeugt, die ein gesintertes poröses Metallrohr verwendet, das
aus Wolfram, Molybdän,
Eisen und Kobalt besteht und auf eine Wolframelektrode geschweißt ist.
Die Zusammensetzung ist:
Wolfram + Molybdän: 10 bis 40%
Eisen +
Kobalt: 90 bis 60%
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Das
Elektrodenrohr wird in einem Rohr aus Borsilikat (Hartglas) versiegelt,
dessen Innenwand mit Fluoreszenzpulverfilm mit einer Farbtemperatur
von 5800 °K
beschichtet ist. Das Borsilikatrohr wird mit einer geeigneten Neon/Argon-Gaskombination
und einer Quecksilberdampfquelle gefüllt und wird mit einem in der Technik
bekannten Schaltkreis gezündet.
Im Betrieb mit 7,5 mA und 15 mA hat die CCFL der Fallstudie 1 Leistungskenngrößen wie
in Tabelle 1 unten gezeigt.
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Extrapoliert
man die aus Fallstudie 1 gewonnenen Daten, so schätzt man,
dass eine unter Verwendung der beschriebenen porösen Sintermetallkombination
aufgebaute CCFL eine Lampenlebensdauer von 25.000 bis 30.000 Stunden
Dauerbetrieb bei 7,5 mA und eine Lampenlebensdauer von 10.000 bis
15.000 Stunden Dauerbetrieb bei 15 mA erreicht. Diese Leistung übersteigt
die Fähigkeiten
von konventionellen CCFLs.
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FALLSTUDIE 2
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Es
wird eine geradlinige Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (CCFL) mit einem
Außendurchmesser
von 1,8 mm, einem Innendurchmesser von 1,2 mm und einer Lampenlänge von
72,5 mm erzeugt, wie in 5 dargestellt. Das Merkmal,
das die CCFL von 5 von jener von 4 unterscheidet,
ist die Verwendung einer porösen
Sintermetallplatte 8 anstelle des Rohrs 7. Die
gesinterte poröse
Metallplatte 8 besteht aus Wolfram, Molybdän, Eisen,
Nickel und Kobalt und ist auf eine Wolframelektrode geschweißt. Die
Zusammensetzung ist:
Wolfram + Molybdän: 10 bis 40%
Eisen +
Nickel + Kobalt: 90 bis 60%
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Die
Elektrodenplatte wird in einem Rohr aus Borsilikat (Hartglas) versiegelt,
dessen Innenwand mit Fluoreszenzpulverfilm mit einer Farbtemperatur
von 6500 °K
beschichtet ist. Das Borsilikatrohr wird mit einer geeigneten Neon/Argon-Gaskombination
und einer Quecksilberdampfquelle gefüllt und wird mit einem in der Technik
bekannten Schaltkreis gezündet.
Im Betrieb mit 2 mA und 3 mA hat die CCFL der Fallstudie 2 Leistungskenngrößen wie
in Tabelle 2 unten gezeigt.
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Man
beachte, dass konventionelle Lampen keine ausgedehnten Zeiträume bei
einem Betriebsstrom von 2 mA arbeiten können.
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FALLSTUDIE 3
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Es
wird eine geradlinige Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (CCFL) mit einem
Außendurchmesser
von 2,6 mm, einem Innendurchmesser von 2,0 mm und einer Lampenlänge von
243 mm erzeugt. Sie verwendet ein gesintertes poröses Metallrohr,
das aus Wolfram, Molybdän,
Eisen und Kobalt besteht und auf eine Wolframelektrode geschweißt ist.
Die Zusammensetzung ist:
Wolfram + Molybdän: 70 bis 90%
Eisen +
Kobalt: 30 bis 10%
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Das
Elektrodenrohr wird in einem Rohr aus Borsilikat (Hartglas) versiegelt,
dessen Innenwand mit Fluoreszenzpulverfilm mit einer Farbtemperatur
von 5800 °K
beschichtet ist. Das Borsilikatrohr wird mit einer geeigneten Neon/Argon-Gaskombination
und einer Quecksilberdampfquelle gefüllt und wird mit einem in der Technik
bekannten Schaltkreis gezündet.
Im Betrieb mit 7,5 mA hat die CCFL der Faltstudie 3 Leistungskenngrößen wie
in Tabelle 3 unten gezeigt.
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Extrapoliert
man die aus Fallstudie 3 gewonnenen Daten, so schätzt man,
dass eine unter Verwendung des beschriebenen porösen Sintermetallrohrs aufgebaute
CCFL eine Lebensdauer von ungefähr
75.000 Stunden Dauerbetrieb erreicht.
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Die
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufgebaute Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
(wie z.B. eine CCFL) verwendet gesinterte Metallabschnitte (wie
z.B. Rohre, Becher oder Platten), um das Gettern innerhalb der Vorrichtungsumhüllung zu
verbessern, so dass die Lichtstärke
erhöht,
die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert und die Leistung wesentlich
verbessert wird. In Übereinstimmung
mit der Erfindung ist der erfinderische gesinterte Metallabschnitt
porös.
Daher hat er eine vergrößerte Arbeitsoberfläche verglichen
mit den Gettern von konventionellen Quecksilbergas-Entladungsvorrichtungen
oder CCFLs. Dementsprechend kann die Vorrichtung höhere Betriebsströme aushalten
und dabei stetige Betriebsbedingungen und Lichtstärke aufrechterhalten;
wenn der Betriebsstrom zunimmt, geschieht dies auch mit der Lichtstärke oder
Leuchtkraft. Insbesondere zeigt eine CCFL mit einen porösen gesinterten
Abschnitt, wenn als die Kathode verwendet und in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut, einen wesentlich höheren Lichtstärke-Index
als konventionelle Fluoreszenzlampen.
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Man
beachte, dass eine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung aufgebaute Quecksilbergas-Entladungsvorrichtung
(wie z.B. eine CCFL) auch eine Temperaturzunahme während des
Betriebs zeigen würde.
Die Temperaturzunahme setzt Quecksilberdampf frei, welcher im gesinterten
Metallabschnitt physikalisch eingefangen worden ist, setzt aber
keine Verunreinigungsgase frei, da diese chemisch an das "Get ter"-Metall gebunden
werden.
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Ein
gesinterter Metallabschnitt in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bildet Zusammensetzungen mit Verunreinigungsgasen
in der Vorrichtungsumhüllung
aus und absorbiert sie. Diese gesinterten Metallabschnitte werden
aktiver, wenn in einem Vakuum oder einer Inertgasumgebung geschützt. Dementsprechend
zeigen sie eine stärkere
Bindungskraft an Verunreinigungsgase wie z.B. Sauerstoff, Stickstoff,
Kohlenmonoxid und Kohlendioxid und auch Wasser und bieten daher
wesentlich verbesserte Gettereigenschaften und dienen außerdem als "konventionelle" Kathode, wenn an
das Ende einer Elektrode innerhalb der Vorrichtungsumhüllung geschweißt.
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Der
erfinderische gesinterte Metallabschnitt ist ideal zur Verwendung
in multifunktionellen, hocheffizienten und langlebigen CCFLs. Eine
CCFL in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt eine Lebenserwartung, welche
unter den längsten
aller CCFLs ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zwar in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
davon beschrieben, für
den Fachmann ergeben sich aber viele andere Abwandlungen und Modifizierungen
und andere Verwendungen. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht
durch die spezielle Offenbarung hierin, sondern nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
