DE69114929T2

DE69114929T2 - Entladungslampe mit Kaltkathode.

Info

Publication number: DE69114929T2
Application number: DE1991614929
Authority: DE
Inventors: Masahiko Asakura; Masahiro Ishizuka; Masami Takagi; Naoki Tsutsui
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2011-07-11
Also published as: EP0466138A1; JP3080318B2; JPH0471155A; DE69114929D1; EP0466138B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kaltkathoden-Entladungslampe mit einem Leuchtstoffilm, der auf der Innenseite des Kolbens ausgebildet ist, und insbesondere auf eine Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe.
Für verschiedene Typen von Entladungslampen wird im allgemeinen eine Ionisation nicht glatt ausgeführt, wenn nicht Anfangselektronen, die eine Entladung zum Starten auslösen, vorliegen, und folglich ist ein Starten unmöglich oder schwierig.
Die eine Entladung auslösenden Anfangselektronen umfassen Thermoelektronen, Photoelektronen, Elektronen, die durch ein hohes elektrisches Feld emittiert sind, und kosmische Strahlen in der Natur. Wenn eine Entladungslampe in einer dunklen Atmosphäre belassen wird, wo sie kein externes Licht erreicht, ist ein Starten schwierig, da kosmische Strahlen als Anfangselektronen vorliegen und weil keine Photoelektronen vorhanden sind. Wenn die Lampe in einem vollständig abgeschirmten Gehäuse oder Behälter verwendet wird, kann ein Starten durch Photoelektronen nicht erwartet werden, da Licht in der Natur kaum erreicht wird. Darüber hinaus ist zum Starten durch Thermoelektronen eine Heiztypelektrode mit einer komplizierten Struktur erforderlich, da Thermoelektronen zugeführt sind, indem die Elektrode mit Thermoelektronen-Emittiermaterial geheizt wird.
Insbesondere ist für eine Lampe, die eine Kaltkathode für die Elektrode verwendet, die Startcharakteristik im Dunkeln unterlegen, da die Kaltkathode keine Thermoelektronen zum Starten emittiert.
Wenn zusätzlich ein Xenon enthaltendes Entladungsgas in den Kolben eingeschlossen ist, das heißt, für die Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe tritt eine Entladung kaum auf, da Xenon eine unterlegene Ionisationskennlinie besitzt, so daß die Startspannung ansteigt und zum Starten Zeit benötigt wird.
Das heißt, die Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe hat einen Nachteil, daß die Startkennlinie der Lampe im Dunkeln unterlegen ist.
Um die Startkennlinie der obigen Kaltkathoden-Xenon- Entladungslampe zu verbessern, wird insoweit eine Einrichtung angewandt, um Elektronen zu verwenden, die von dem Radioisotop (RI), wie beispielsweise &sup6;³ni oder ¹&sup4;&sup7;Pm emittiert sind, das an der Elektrode liegt, oder um Anfangselektronen zu emittieren, indem externes Licht der Elektrode zugeführt ist, die mit CaO beschichtet ist (Japanische Patentpublikation, Nr. 34220 aus 1985).
Um jedoch die mit einem Radioisotop versehene Elektrode handzuhaben, ist eine spezielle Sorgfalt erforderlich, und das Radioisotop sollte in die Elektrode in der Form einer abgeschlossenen radioaktiven Quelle eingeschlossen werden. Daher steigen die Herstellungskosten relativ an.
Nunmehr arbeitet CaO nicht vorzugsweise im vollkommenen Dunkeln, da es keine Elektronen emittiert, wenn kein externes Licht vorliegt. Somit ist es in der Zuverlässigkeit unterlegen.
Das zum Stand der Technik zählende Dokument EP-A- 0 348 979 offenbart ein Fluoreszenzlampengerät, das eine Fluoreszenzlampe mit einer Entladungsröhre mit einem Entladungsraum, der mit einem für Lichtemission leitenden Gas gefüllt ist, und mit Kaltkathodentyp-Elektroden gefüllt ist, die an jedem Ende der Röhre eingeschlossen sind, umfaßt. Eine Leuchtstoffschicht ist auf eine Innenfläche der Röhre aufgetragen, und eine Hochfrequenz- Zünd- bzw. Leuchtschaltung speist hochfrequente elektrische Leistung zu. Eine lichtübertragende elektrische Isolationsschicht aus Aluminiumoxid ist zwischen der Leuchtstoffschicht und der Innenfläche der Röhre vorgesehen. Das Fluoreszenzlampengerät ist von einem derartigen Typ, daß Quecksilberionen in dem Entladungsraum durch die Isolierschicht daran gehindert werden, in die Wand der Röhre einzudringen.
Weiterhin offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument US-A-4 914 723 eine Fluoreszenzlampen-Entladungsröhre mit einem elektrostatisch beschichteten Kolben. Die Beschichtung umfaßt eine Mischung von 100 Gewichtsteilen an Leuchtstoff bzw. Phosphor, 0,01 bis 3 Gewichtsteilen an Fettsäure mit einem Schmelzpunkt größer als 40ºC oder Ammoniak, Aluminium-Alkaly-Erdsalze hiervon und 0,05 bis 5 Gewichtsteilen an fein unterteiltem Aluminiumoxid mit einer Korngröße kleiner als 0,1 Mikron bzw. µm. Der Leuchtstoff bzw. Phosphor ist auf die Röhre durch einen Venturi-Effekt aufgetragen und resultiert in einer gleichförmiger aufgetragenen Beschichtung als diejenige, die mittels einer Suspensionsbeschichtung aufgetragen ist. Die Gleichförmigkeit der Beschichtung wird durch den offenbarten optischen Densitometrie- bzw. Dichtemeßtest gemessen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe vorzusehen, die leicht zu handhaben ist und immer Anfangselektronen zum Auslösen einer Entladung emittiert, so daß eine Startkennlinie verbessert ist.
Zum Lösen dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Kaltkathoden-Entladungslampe vor, wie diese im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der anschließenden Detailbeschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe nach einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 6 und 7 jeweils Schnittdarstellungen von Kaltkathoden-xenon-Entladungslampen nach Abwandlungen des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind,
Fig. 8 eine Teilschnittdarstellung einer Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe nach einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels ist,
Fig. 9 eine Schnittdarstellung einer Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe nach dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 10 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Elektrodenteiles des fünften Ausführungsbeispiels ist,
Fig. 11 und 12 jeweils vergrößerte Schnittdarstellungen von Abwandlungen der Elektrodenteile des fünften Ausführungsbeispiels sind,
Fig. 13 bis 15 Schnittdarstellungen von Kaltkathoden- Xenon-Entladungslampen nach dem sechsten bis achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, und
Fig. 16 ein Diagramm ist, das die Ergebnisse des Messens der Entladungsstartdauer der Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und diejenigen der bestehenden Kaltkathoden-Xenon-Entladungs -lampen zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand des in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels erläutert.
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung der Kaltkathodenxenon-Entladungslampe, die in dem Rücklicht einer Flüssigkristallanzeige (LCD) verwendet wird, wobei ein Bezugszeichen 10 einen Glaskolben bedeutet.
Der Kolben 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer geraden Röhre gebildet, die ungefähr einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Außendurchmesser von 6,5 mm, einem Innendurchmesser von 5,0 mm und einer Gesamtlänge von beispielsweise 270 mm hat, in welcher ein Entladungsraum 11 festgelegt ist.
Die beiden Enden des Kolbens 10 sind durch einen Knopffuß 12 abgeschlossen. Zwei Elektroden 20 sind jeweils auf diesen Füßen 12 installiert. Die Elektroden sind um 250 mm voneinander getrennt. Die Elektrode 20 ist eine Kaltkathode, welche einen Elektrodenkörper 21, der durch Formen einer Nickelplatte in einen Zylinder hergestellt ist, und einen Leiterdraht 22, der mit dem Elektrodenkörper 21 verbunden ist, umfaßt. Der Leiterdraht 22 verläuft durch den Knopffuß 12, wobei er mit diesem luftdicht gehalten und zur Außenseite geführt ist.
Der obige Entladungsraum 11 des Kolbens 10 ist mit einem Entladungsgas, das aus 100 % Xenongas besteht, bei dem Druck von 13 332 Pa (100 Torr) gefüllt. Mischgas zwischen Xenongas und Edelgas, wie beispielsweise Argon oder Neon, können für das Entladungsgas anstelle des 100 %-igen Xenongases verwendet werden.
Die zum Entladungsraum 11 freiliegende Innenfläche des Kolbens 10 ist mit einem Leuchtstoff- oder Phosphorfilm 15 ausschließlich der beiden Enden oder Teile nahe den Elektroden beschichtet. Der Leuchtstoffilm 15 ist aus einem Cerium-Terbium-Aktivierungs-Aluminat-Leuchtstoff hergestellt, der grünes Licht mit der Spitzenwellenlänge von ungefähr 540 nm emittiert. Der Leuchtstoff ist nicht auf die obige Substanz beschränkt. Es ist auch möglich, einen allgemeinen dreibandigen Leuchtstoff zu verwenden, der durch Mischen von drei Leuchtstoffen mit Leuchtbereichen von blau, grün bzw. rot hergestellt ist.
An dem Ende des obigen Kolbens 10 ist eine Schicht 18, die aus einer elektronenemittierenden Substanz hergestellt ist, nahe bei der Elektrode 20 gebildet. Die elektronenemittierende Substanz, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen ist, bedeutet eine Substanz, die Elektronen bei der Anregungsenergie gleich oder weniger als die Arbeitsfunktion im Dunkeln emittiert. Eine solche Anregungsenergie kann gleich der thermischen Energie von beispielsweise einer frühen Temperatur von 25ºC sein. Die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 ist aus einem durchscheinenden metallischen Oxid, wie beispielsweise α-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Magnesiumoxid (MgO), Zinkoxid (ZnO) und Bleioxid (PbO) hergestellt. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Schicht, die aus einem α-Aluminiumoxidpulver für die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 hergestellt ist, da es stabil in der Elektronenemissionskennlinie ist. Eine derartige elektronenemittierende Substanz ist aus BRITISH JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Band 9, März 1958 "A survey of exo-electron emission phenomena" bekannt.
Die obige elektronenemittierende Substanz-Schicht 18, die aus Aluminiumoxid hergestellt ist, kann beispielsweise gebildet sein durch Mischen von Butylacetat mit einem feinkörnigen Aluminiumoxid und Baumwolle-Bromid, um eine Suspension zu machen, Auftragen der Suspension um die Elektroden auf der Innenfläche des Kolbens 10 und Ausheizen von diesem, um Keramik zu bilden.
Für eine andere Methode kann ein Aluminiumoxidfilm gebildet sein durch Auftragen einer organischen Verbindungsaluminiumlösung (beispielsweise Alkoxid-Aluminium- Lösung) auf die Innenfläche des Kolbens 10 und Trocknen von diesem vor einem Ausheizen, um es als einen Aluminiumoxidfilm zu bilden.
Es ist auch möglich, Aluminium allein nicht in der Form von Aluminiumoxid auf die Innenfläche des Kolbens 10 aufzutragen und das Aluminium durch Heizen in den Kolbenabschließ- und Absaugprozessen zu oxidieren.
Die obige elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 ist direkt zu dem Entladungsraum 11 freigelegt, das heißt, sie ist nicht mit dem Leuchtstoffilm 15 bedeckt. In mehr Einzelheiten ist für dieses Ausführungsbeispiel der auf der Innenfläche des Kolbens 10 ausgebildete Leuchtstoffilm 15 nicht bis zu dem Teil nahe der Elektrode 20 ausgebildet, vielmehr ist die elektronenemittierende Leuchtstoff-Schicht 18 an dem Teil frei von dem Leuchtstoffilm gebildet.
Die obige Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe wird bei der Hochfrequenz von 50 kHz durch einen (nicht gezeigten) Hochfrequenz-Transistor-Inverter eingeschaltet.
Die Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe mit der obigen Konfiguration wird leicht im Dunkeln gestartet, und die Start-Zeitdauer ist stark vermindert.
Mit anderen Worten, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18, die auf der Innenfläche des Kolbens 10 gebildet ist, oder der Aluminiumoxidfilm emittiert immer Elektronen durch Empfangen thermischer Energie von der Randatmosphäre, ohne mit einem hohen elektrischen Feld versehen zu sein, selbst in der Dunkelheit bei der gewöhnlichen oder Raumtemperatur.
Da die Elektronen eine Entladung auslösen wird daher die Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe rasch in einem Raum eingeschaltet, der im Dunkeln von kosmischen Strahlen unterbrochen ist.
Da die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 nicht mit dem Leuchtstoffilm 15 bedeckt ist, werden darüber hinaus die Elektronen zu dem Entladungsraum mit einer hohen Wahrscheinlichkeit emittiert, und ein Entladungs- Durchbruch wird veranlaßt. Das heißt, da die Elektronen Niedergeschwindigkeits-Elektronen sind, nimmt die Wahrscheinlichkeit für die Elektronen, zu dem Entladungsraum emittiert zu werden, ab, da sie durch den Leuchtstoffilm 15 absorbiert werden, wenn die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 mit dem Leuchtstoffilm 15 bedeckt ist, und ein Leuchten kann verzögert werden, obwohl es nicht so spät wie bei dem Stand der Technik ist. Zusätzlich hängt die Isoliereigenschaft des Leuchtstoffilmes 15 von der Korngröße, der Kornverteilung und der relativen Berührungselektrifizierungsgröße des den Film zusammensetzenden Leuchtstoffes ab. Wenn daher die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 mit dem Leuchtstoffilm 15 bedeckt ist, hängt die Anzahl der von der elektronenemittierenden Substanz-Schicht 18 zu emittierenden Elektronen von dem Typ des verwendeten Leuchtstoffes ab.
Da für das obige Ausführungsbeispiel die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 so gebildet ist, daß sie zu dem Entladungsraum freigelegt ist, ohne sie mit dem Leuchtstoffilm 15 zu bedecken, nimmt die Anzahl von zu dem Entladungsraum zu emittierenden Elektronen zu, und die Wahrscheinlichkeit, einen Entladungsdurchbruch zu verursachen, steigt.
Durch Installieren der obigen freiliegenden elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 an einem Teil nahe der Elektrode 20 wird die Beleuchtungsverteilung nicht stark beeinträchtigt, da der von dem Leuchtstoffilm 15 freie Bereich nahe bei der Elektrode liegt, selbst wenn der Leuchtstoffilm 16 nicht an dem Teil gebildet ist. Für den Teil nahe bei der Elektrode 20, wo elektrische Felder konzentriert sind, werden die von der Schicht 18 emittierten Elektronen durch das elektrische Feld von hoher Stärke beschleunigt, so daß ein bevorzugter Entladungs-Durchbruch ausgelöst wird, und ein Starten wird sicher ausgeführt. Für das obige Ausführungsbeispiel ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 so gebildet, daß sie der Elektrode 20 gegenüberliegt, die jeweils an den beiden Enden des Kolbens 10 installiert ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist es auch möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 nur auf einer der Elektroden 20 zu bilden.
Andere Ausführungsbeispiele sind unten gemäß den jeweils diesen entsprechenden Zeichnungen beschrieben. Für diese Ausführungsbeispiele ist die Beschreibung der Teile und Elemente, die im wesentlichen gleich zu denjenigen des obigen Ausführungsbeispiels sind, weggelassen, indem diesen die gleichen Symbole gegeben sind.
Für das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 hat die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 eine Struktur unabhängig von dem Leuchstoffilm 15. Jedoch ist es bei dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf die Innenfläche des Leuchstoffilmes 15 zu schichten. In diesem Fall kann die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf nur einer der Elektroden 20 installiert werden.
Für das obige Ausführungsbeispiel ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 so gebildet, daß sie innerhalb des Kolbens 10 freiliegt. Jedoch ist es in dem in Fig. 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 unter dem Leuchtstoffilm 15 oder zwischen dem Leuchtstoffilm 15 und der Innenfläche des Kolbens 10 zu bilden. Für dieses Ausführungsbeispiel ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 so gebildet, daß sie die Dimension nahezu gleich dem Leuchtstoffilm 15 hat. Jedoch ist es auch möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 lediglich an einem Teil nahe zu wenigstens einer Elektrode vorzusehen.
In Fig. 1 ist der Fall beschrieben, in welchem interne Elektroden jeweils in den beiden Enden des Kolbens 10 abgeschlossen sind. Für die vorliegende Erfindung ist es jedoch auch möglich, irgendeine Elektrode als eine externe Elektrode auszugestalten. Fig. 5 zeigt dieses Ausführungsbeispiel. Dieses vierte Ausführungsbeispiel verwendet einen Kolben 10 mit der Gesamtlänge von 70 mm, dem Außendurchmesser von 2,5 mm und dem Innendurchmesser von 1,4 mm, in welchem eine Kaltkathode 20, die aus einem Nickelzylinder mit der Gesamtlänge von 2,5 mm und dem Außendurchmesser von 0,7 mm besteht, auf einem Ende des Kolbens installiert ist, und in welchem eine externe Elektrode 30, die sich in der Kolbenachsenrichtung in der Form eines Bandes erstreckt, auf der Außenfläche des Kolbens 10 installiert ist. Die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 ist als ein Ring auf der Innenfläche des Kolbens 10 nahe der Innenelektrode 20 gebildet. Der Leuchtstoffilm 15, der auf der Innenfläche des Kolbens 10 gebildet ist, ist aus Lanthanphosphat hergestellt, das Umbra-Licht emittiert. Ein Entladungsgas, das aus 100 % Xenongas besteht, ist in den Kolben 10 bei dem Druck von 13 332 Pa (100 Torr) eingeschlossen. Die Lampe mit der obigen Konfiguration ist geeignet für Meßgerätzeiger.
Die obige Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe startet innerhalb einer sehr kurzen Zeit selbst im Dunkeln, da die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18, die nicht mit dem Leuchtstoffilm 15 bedeckt ist, auf der Innenfläche des Kolbens 10 so gebildet ist, daß sie der Kaltkathode 20 gegenüberliegt.
Für das vierte Ausführungsbeispiel ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 nahe der Innenelektrode 20 gebildet. Jedoch ist es, wie in Fig. 6 gezeigt ist, möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 getrennt von der Innenelektrode zu bilden. Obwohl die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf der Oberfläche des Leuchtstoffilmes 15 gebildet ist, ist es für dieses Ausführungsbeispiel auch möglich, sie direkt auf dem Ende des Kolbens 10 zu bilden.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist es auch möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 unter dem Leuchtstoffilm 15 oder zwischen dem Leuchtstoffilm 15 und der Innenfläche des Kolbens 10 zu bilden. Obwohl die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 so gebildet ist, daß sie ungefähr die gleiche Abmessung wie der Leuchtstoffilm 15 hat, kann sie für dieses Ausführungsbeispiel auch nur an einem Teil nahezu wenigstens einer Elektrode gebildet werden.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 mit einer metallischen Dünnschicht 40 bedeckt sein. Die Struktur der metallischen Schicht 40 ist nicht auf die in Fig. 8 gezeigte Struktur beschränkt. Jeder Typ von Struktur kann solange angewandt werden, wie die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 freiliegt.
Für die obigen Ausführungsbeispiele ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf der Seite des Kolbens 10 installiert, das heißt, sie ist an dem Kolben befestigt. Jedoch kann der Kolben 10 auf der Elektrodenseite installiert sein. Dieses Ausführungsbeispiel ist unten gezeigt.
Die in Fig. 9 gezeigte Kaltkathoden-Entladungslampe ist die gleiche wie die in Fig. 3 gezeigte, mit der Ausnahme, daß die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf der Elektrode 20 gebildet ist. Daher wird eine Beschreibung für die Elektrode 20 gegeben. Der Elektrodenkörper 21 der Elektrode 20 ist mit einer Elektronenemissionssubstanz 23 gefüllt, die aus Lanthanbond LaB&sub6; zusammen mit Nickel hergestellt ist. Das heißt, der
Elektrodenkörper 21 ist hergestellt durch Füllen von diesem mit einer Mischung aus Nickelpulver und LaB&sub6;- Pulver von 10 bis 20 Kapazitätsprozent und Kaltformen sowie Gesenkbearbeiten von diesem vor einem Wärmebehandeln von diesem, um das Nickel-Pulver zu schmelzen und LaB&sub6; aufzutragen. Somit wird die Elektronenemissionssubstanz 23, die aus LaB&sub6; hergestellt ist, durch den Elektrodenkörper 21 gehalten. Die Elektronenemissionssubstanz 23 emittiert Elektronen durch die Anregungsenergie gleich oder größer als die Arbeitsfunktion, die verwendet ist, um eine Entladung zu induzieren, wenn die Startspannung angelegt ist, und sie ist verschieden von der Substanz, die die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 bildet.
Eine Schicht 18, die aus einer Elektronenemissionssubstanz (beispielsweise α-Aluminiumoxid) hergestellt ist, ist auf der Außenfläche der Elektrode 20 gebildet. Die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18, die aus Aluminiumoxid hergestellt ist, kann beispielsweise gebildet werden durch Mischen von Butylacetat mit feinkörnigem Aluminiumoxid und Baumwolle-Bromid, um eine Suspension herzustellen, Auftragen der Suspension auf die Außenfläche der Elektrode und Ausheizen von diesem, um eine Keramik zu bilden.
Für eine andere Methode kann ein Aluminiumoxidfilm gebildet werden durch Auftragen einer organischen Verbindungsaluminiumlösung (beispielsweise Alkoxid-Aluminium- Lösung) auf die Innenfläche des Kolben 10 und Trocknen von dieser vor einem Ausheizen, um sie als einen Aluminiumoxidfilm zu bilden.
Es ist auch möglich, Aluminium allein nicht in der Form von Aluminiumoxid auf die Außenfläche der Elektrode 20 aufzutragen und das Aluminium durch Heizen bei den Kolbenabschließ- und Absaugprozessen zu oxidieren.
Die Kaltkathoden-xenon-Entladungslampe mit der obigen Konfiguration startet wie das obige Ausführungsbeispiel leicht im Dunkeln, und die Startzeitdauer kann stark vermindert werden.
Das heißt, die von der elektronenemittierenden Substanz-Schicht 18, die auf der Außenfläche der Elektrode 20 gebildet ist, emittierten Elektronen lösen eine Entladung aus, und die Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe schaltet in einem von kosmischen Strahlen unterbrochenen Dunkelraum rasch ein.
Da die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf der Elektrode 20 installiert ist, erreichen die von der elektronenemittierenden Substanz-Schicht 18 emittierten Elektronen sicher den Entladungsraum und arbeiten wirksam für einen Entladungs-Durchbruch, ohne in der Röhrenwand absorbiert zu werden, und somit tragen zahlreiche Elektronen zum Starten der Entladung bei. Daher ist ein stabiles Starten möglich.
Für die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiele ist die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf die Außenfläche des Elektrodenkörpers 21 der Elektrode 20 aufgetragen. Jedoch ist es auch möglich, den Elektrodenkörper 21 mit der Elektronenemissionssubstanz 18 anstelle der Elektronenemissionssubstanz 23 zu füllen, um Elektronen mit der Anregungsenergie zu emit tieren, die gleich oder größer als die Arbeitsfunktion ist.
Es ist auch möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 auf der Innenfläche des Elektrodenkörpers 21 zu bilden, um einen Freiraum innerhalb der elektronenemittierenden Substanz-Schicht 18 zu reservieren.
Darüber hinaus ist es möglich, die elektronenemittierende Substanz-Schicht 18 nur auf irgendeiner Elektrode 20 auszubilden. Für Fig. 9 ist der Fall beschrieben, in welchem interne Elektroden jeweils an den beiden Enden des Kolbens 10 installiert sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Fall beschränkt. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, kann irgendeine Elektrode eine externe Elektrode ähnlich zu dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sein.
Für das obige Ausführungsbeispiel ist die Schicht 18 in dem Kolben 10 durch die Elektronenemissionssubstanz bzw. elektronenemittierende Substanz gebildet. Für die vorliegende Erfindung kann jedoch die Elektronenemissionssubstanz in dem Kolben 10 durch irgendeine Einrichtung gebildet werden. Beispielsweise ist es möglich, wie in Fig. 14 gezeigt, die Leuchtstoffelektronenemissionssubstanzschicht 50, die aus einer Mischung von Leuchtstoff und einer Elektronenemissionssubstanz hergestellt ist, auf der Innenfläche des Kolbens 10 auszubilden. In diesem Fall dient die Mischungsschicht 50 als ein Leuchtstoffilm und eine elektronenemittierende Substanz-Schicht.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung kann auch auf die Entladungslampe mit Elektroden angewandt werden, die außerhalb installiert sind, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Für das in Fig. 15 gezeigte Ausführungsbeispiel sind zwei streifenförmige externe Elektroden 30 auf der Außenfläche des Kolbens 10 so installiert, daß sie einander gegenüberliegen. In diesem Fall ist es empfehlenswert, ein Paar von elektronenemittierenden Substanz-Schichten 18 auf dem Kolben 10 direkt oder auf der Oberfläche des Leuchtstoffilmes 15 zu bilden, wie dies in der Figur gezeigt ist. Für das obige Ausführungsbeispiel sind die folgenden drei Grundgedanken ausgebildet: der Grundgedanke, die aus der Elektronenemissionssubstanz hergestellte Schicht an der Kolbenseite zu installieren, der Grundgedanke, sie an der Elektrodenseite zu installieren, und der Grundgedanke, die Elektronenemissionssubstanz in den Leuchtstoffilm zu mischen.
Jedoch ist es auch möglich, ein Ausführungsbeispiel durch Kombinieren von wenigstens zwei der drei Grundgedanken zu realisieren. Fig. 16 zeigt das Ergebnis eines Messens der Verzögerung der Entladungsstartzeit von typischen Ausführungsbeispielen unter den obigen Ausführungsbeispielen und dasjenige einer Probe gemäß dem Stand der Technik, der keine Elektronenemissionssubstanz verwendet. In Fig. 16 zeigt die Abszisse die Entladungsstartverzögerungszeit (Sekunden) und die Ordinate zeigt die kumulative Entladungsstartrate. Die folgenden fünf Typen von Proben werden verwendet: 100 Proben 1, hergestellt durch Bilden der elektronenemittierenden Substanz-Schicht (α-Aluminiumoxid-Schicht) 18 nahe den Elektroden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, 100 Proben 2, hergestellt durch Füllen der Elektronenemissionssubstanz 18 in der in Fig. 11 gezeigten Elektrode, 100 Proben 3, hergestellt durch Mischen der Elektronenemissionssubstanz (α-Aluminiumoxid) mit Leuchtstoff, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist, 100 Proben 4, hergestellt durch Bilden der Elektronenemissionssubstanz (γ-Aluminiumoxid-Schicht) 18 zwischen der Innenfläche des Kolbens und dem Leuchtstoffilm, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und 100 Proben 5 gemäß dem Stand der Technik. Der Leuchtstoffilm von jeder Probe wird durch Yttriumoxid gebildet. Diese hergestellten Proben werden für eine gewisse Zeit gealtert. Dann werden sie an einen hellen Platz (10001 x) für 12 Stunden und einen dunklen Platz (01 x) für 12 Stunden gebracht.
Diese Operation wird siebenmal wiederholt, so daß sie so für 168 Stunden belassen sind, und die 1,2 kV Sinuswelle (35 kHz) wird an diese in einem dunklen Platz von 25ºC angelegt. In diesem Fall wird die Zeit, bis der Lampenstrom fließt, gemessen. Als das Ergebnis der Messung wird gefunden, daß die Probe 1 am meisten vorzuziehen ist, da sie die kürzeste Entladungsstartverzögerungszeit hat. Jedoch wird auch gefunden, daß die Proben 2 bis 4 im Vergleich mit der Probe 5 gemäß dem Stand der Technik vorzuziehen sind. Das Profil des obigen Kolbens kann kreisförmig, elliptisch oder flach oval sein, und die Kolbenform kann nicht nur gerade, sondern vom U-Typ sein.
Die vorliegende Erfindung wird auf die Lampe mit einer Kaltkathode innerhalb des Kolbens angewandt. Wie oben erwähnt wurde, hat die Kaltkathoden-Lampe eine niedrigere Start-Kennlinie im Dunkeln, da sie nicht die Struktur hat, in welcher die Kaltkathode Thermoelektronen beim Start emittiert. Wenn darüber hinaus Xenon in den Kolben eingeschlossen ist, das heißt, für eine Kaltkathoden-Xenon-Entladungslampe, tritt eine Ionisierung kaum auf, die Startspannung steigt an, und es erfordert zum Starten Zeit, da die Ionisationskennlinie von Xenon niedriger ist.
Daher ist klargestellt, daß die vorliegende Erfindung wirksam für die obige Kaltkathoden-Xenon- Entladungslampe ist.

Claims

1. Kaltkathoden-Entladungslampe mit: einem Kolben (10), der darin einen Entladungsraum (11) hat, einem Entladungsgas, das in dem Entladungsraum (11) des Kolbens (10) eingeschlossen ist und ein Edelgas enthält,

Kaltkathodenelektroden (20, 30), die das Entladungsgas eine Entladung verursachen lassen, und einer Exo-Elektronenemissionssubstanz (18, 50) die in dem Kolben (10) installiert ist und Elektronen durch thermische Emission in den Entladungsraum des Kolbens (10) emittiert,

dadurch gekennzeichnet, daß die Exo-Elektronensubstanz (18, 50) in dem Kolben als eine Schicht von sich selbst installiert ist und in den Entladungsraum (11) des Kolbens freiliegt, um direkt Elektronen in den Kolben (10) zu emittieren.

2. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelgas wenigstens Xenon umfaßt.

3. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Leuchtstoffilme (15, 50), die auf der Innenflächenseite des Kolbens (10) gebildet sind.

4. Kaltkathoden-Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exo- Elektronenemissionssubstanz (18, 50) eine festgelegte Schicht in dem Kolben (10) aufweist.

5. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz-Schicht nahezu wenigstens einer der Kaltkathodenelektroden (20, 30) installiert ist.

6. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltkathodenelektroden (20, 30) getrennt in dem Kolben (10) in einem gewissen Intervall installiert sind, und daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz-Schicht an dem Kolben (10) nahe zu wenigstens einer Elektrode festgelegt ist.

7. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Elektrode (20) einen zylindrischen Hohikörper aufweist, und daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz- Schicht in dem Körper festgelegt ist.

8. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (20) einen zylindrischen Hohlkörper hat, und daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz-Schicht an der Außenfläche des zylindrischen Hohlkörpers festgelegt ist.

9. Kaltkathoden-Entladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden (20, 30) außerhalb des Kolbens (10) installiert ist, und daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz an dem Kolben so festgelegt ist, daß sie der wenigstens einen Elektrode gegenüberliegt.

10. Kaltkathoden-Entladungslampe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Exo-Elektronenemissionssubstanz gebildet ist durch wenigstens einen Stoff aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid und Bleimonooxid.