專利名稱：濺射降低的熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光燈，尤其涉及一種具有濺射效果降低的熒光燈。本發(fā)明還涉及用于這種燈的安裝件。
背景技術(shù)：
熒光燈是能量效率較高的光源。在燈中的電弧放電產(chǎn)生光化輻射，其導(dǎo)致從燈內(nèi)部上的包含的磷涂層上產(chǎn)生熒光。電子源通常是包含電子發(fā)射材料的金屬線圈，通常為鎢金屬線圈。設(shè)置有兩個(gè)這種線圈，其中一個(gè)位于細(xì)長的玻璃管的任一端部處。在燈的工作過程中，對于升華或?yàn)R射的產(chǎn)物來說通常的是，其自金屬線圈析出在靠近該線圈的燈內(nèi)表面上，其導(dǎo)致玻璃不希望的變黑、光輸出的降低以及有限的壽命。
提出的用于降低濺射影響的現(xiàn)有技術(shù)包括在發(fā)射線圈的部分上施加帶有玻璃或難熔材料的防護(hù)罩或涂層。例如，美國專利No.2769112提出在除了陰極之外的所有內(nèi)部金屬件上使用氧化鋯或其它難熔的絕緣氧化物進(jìn)行涂覆。因此這些技術(shù)難于實(shí)施并且不經(jīng)濟(jì)。
在本領(lǐng)域中提供一種用于減少或消除這種濺射的有效率的且經(jīng)濟(jì)的手段將是一進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是減少濺射和由此導(dǎo)致的亮度的固有損失。
在本發(fā)明一個(gè)方面中，通過一種用于熒光燈的安裝件這些目的得以實(shí)現(xiàn)，該安裝件包括一玻璃基部，該基部帶有從該基部延伸的間隔開的引入金屬絲。包含發(fā)射體材料的縱向電極線圈安裝在引入金屬絲上并且在引入金屬絲之間延伸。氧化鋅涂層設(shè)置在所述電極線圈的端部上以及至少在安裝所述電極線圈的區(qū)域中的所述引入金屬絲上。
本發(fā)明的使用大大地降低了線圈材料的濺射，并且由此提高了燈的使用壽命。此外，其簡單并應(yīng)用便宜。


圖1是熒光燈的局部截面立視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的安裝件結(jié)構(gòu)的立視圖；
圖3是本發(fā)明的安裝件的放大立視圖；和圖4是本發(fā)明的燈和對照燈的鋇質(zhì)量損失的圖表。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明及其其它的和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)和能力，結(jié)合上述附圖參照以下的公開描述和后附的權(quán)利要求?，F(xiàn)參照具有特殊性的附圖，圖1中示出了具有封殼1的熒光燈，該封殼在其內(nèi)表面上具有磷涂層2。電極座3(僅示出一個(gè))密封封殼的每一端部。間隔開的引入金屬絲4、5密封在電極座3中并沿第一方向突伸入封殼1且沿第二方向突伸出封殼1，在此處它們與插腳6、7連接，該插腳裝配在端蓋8內(nèi)。電極線圈9由卷曲盤繞的鎢絲構(gòu)造成并嵌有發(fā)射材料，例如通常的鋇、鈣和鍶的三元碳酸鹽，該電極線圈安裝在引入金屬絲4和5之間并在11和11a處通過焊接或壓接連接到其上。
在這種熒光燈啟動(dòng)的過程中，因?yàn)榉烹姳仨毻ㄟ^來自陰極的離子感生的次級電子發(fā)射(所謂的輝光放電)來保持，所以陰極電壓降通常較高(＞100V)。高離子能量對于獲得放電所需的電子發(fā)射量是必需的。在陰極和放電之間建立反饋，由此放電產(chǎn)生對于傳遞離子能量必需的陰極電壓降，產(chǎn)生放電所需的次級發(fā)射需要該離子能量。
最后高能離子的轟擊將電極加熱到足夠高的溫度，以使放電可由電子的熱電子發(fā)射來保持。此時(shí)，陰極電壓降突然下降(到10-15V)并且次級發(fā)射可以忽略(所謂的熱電子電弧)。該放電隨后在該模式下運(yùn)行，直到其被切斷。如果沒有任何電極的輔助加熱被施加(例如通過經(jīng)線圈的電流)，啟動(dòng)階段持續(xù)數(shù)十毫秒的數(shù)量級。
不需要的濺射在該啟動(dòng)階段過程中發(fā)生。保持放電所需的高能離子導(dǎo)致從電極發(fā)射出材料，并且該發(fā)射出的材料移動(dòng)到靠近電極的封殼壁上，以造成端部發(fā)黑以及數(shù)量級為1-2％的流明降低。在典型的熒光燈中，該發(fā)射出的材料包括發(fā)射體涂層的成分(鋇、鍶和鈣)以及包括線圈(鎢)和引入金屬絲(鎳、鐵)的材料。這些濺射出的材料中的大部分還可沉積回到發(fā)射體本身上，以導(dǎo)致電極效率低地或不良地運(yùn)行。
在線圈上的發(fā)射體涂層是造成低的逸出功(work function)的原因，該逸出功允許在合理的溫度下熱電子發(fā)射(即，在該溫度下發(fā)射體的蒸發(fā)損失相當(dāng)?shù)?。沒有發(fā)射體材料時(shí)，電極或者加熱到極高的溫度(以導(dǎo)致高的蒸發(fā)損失)或者冷卻，并且放電回復(fù)到(帶有非常高的陰極電壓降的)輝光狀態(tài)。在任何一種情況下，電極不會(huì)非常長地持續(xù)。最終，電極將破裂并且燈將損壞。
從電極發(fā)射出的堿土金屬原子與汞發(fā)生反應(yīng)是已知的。對于(長時(shí)間工作后)沉積在熒光燈的端部的內(nèi)壁上的材料的研究表明鋇、鍶和汞原子的空間相關(guān)性。此外，涉及這些相互反應(yīng)的汞原子不能用來放電。也就是說，汞被消耗。這種所謂的汞的端部損失代表了在熒光燈中總的汞消耗的重要部分。發(fā)射體材料從電極上損失的量越大，則該燈需要的汞的用量就越大。
所以，如果在啟動(dòng)過程中電極材料的濺射可降低或消除，則燈的壽命將延長、汞的消耗率將減小、以及光輸出不會(huì)快速降低。
所發(fā)現(xiàn)的是，在電極的端部區(qū)域上施加氧化鋅(ZnO)的涂層導(dǎo)致在啟動(dòng)過程中濺射的急劇減少。
氧化鋅作為端部涂層的使用與現(xiàn)有技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。氧化鋅特別簡單地施加并且其很好地與多個(gè)粘合劑混合，粘合劑包括用于沉積鋇、鍶和鈣的碳酸鹽混合物的標(biāo)準(zhǔn)粘合劑。酒精也是適合的粘合劑。帶有粘合劑的氧化鋅容易地滲入盤繞線圈的次級繞組中。這樣，在燈的制造過程中施加涂層是簡單的附加步驟。氧化鋅不需要任何化學(xué)變換。在電極加工過程中，溫度僅需要達(dá)到足夠高(100-200℃)，以便使粘合劑蒸發(fā)。氧化鋅是無毒的、易于從市場上獲得并且穩(wěn)定。進(jìn)而試驗(yàn)顯示其對燈的工作具有最低的影響。
圖3示出了氧化鋅12施加的區(qū)域，氧化鋅覆蓋電極線圈9的端部、連接點(diǎn)11和11a、以及引入金屬絲4和5的上部。
通過將氧化鋅與標(biāo)準(zhǔn)的粘合劑混合物基于按重量50/50對等混合，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)康牡氖┘?，該粘合劑混合物用于施加碳酸鹽。使用的氧化鋅為Alpha Aesar，99.99％基于金屬。在混合之后，結(jié)果為大致帶有全乳劑的稠度的白色液體。使用不銹鋼抹刀將該液體施加到電極的裸露端上。液滴通過表面張力粘附于抹刀上并隨后與裸露的線圈進(jìn)行接觸。該液體易于滲入線圈的次級繞組中。
電極被密封入一標(biāo)準(zhǔn)T8燈管中。在密封之前，磷從該燈管的端部被擦去，使得該試驗(yàn)可見度更好。該燈管使用氬氣作為緩沖氣體在2.5Torr的壓力下以通常的方式進(jìn)行處理。一對照燈使用相同的過程制成，唯一的差別在于該對照燈在電極上沒有氧化鋅。
一帶有氧化鋅端部涂層的燈和一對照燈放置在壽命試驗(yàn)架上并且以10秒接通/10秒斷開的時(shí)間安排進(jìn)行啟閉式的循環(huán)。第一次目測在約3000次啟動(dòng)后進(jìn)行。此時(shí)對照燈在兩側(cè)顯示出嚴(yán)重的變黑，而具有氧化鋅涂覆的燈沒有顯示出實(shí)質(zhì)上的端部變黑。具有氧化鋅涂覆的燈的第一次且輕微的端部變黑出現(xiàn)在4200次啟動(dòng)時(shí)。
在約3500次循環(huán)后，燈從壽命試驗(yàn)架上取下，以測量在啟動(dòng)過程中鋇的損失。該測量通過基于診斷的原子吸收以非侵入的方式進(jìn)行。該診斷測量在電極區(qū)域中經(jīng)過燈的455nm的光(即Ba+的轉(zhuǎn)移)的透射。在放電過程中，透射中的下降(相對于缺少放電的透射)是由于被鋇離子吸收而產(chǎn)生的。由于中性鋇自電極濺射并且隨后在放電中通過電子離子化，出現(xiàn)了鋇離子。該診斷僅對于啟動(dòng)過程中大量發(fā)射出的鋇敏感，而對穩(wěn)定狀態(tài)中少量蒸發(fā)的鋇不敏感。
當(dāng)燈以10秒接通/10秒斷開的循環(huán)工作時(shí)，鋇吸收診斷應(yīng)用于每一燈的一個(gè)電極。對于100次的啟動(dòng)獲得到數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)在圖4中示出。對于每次啟動(dòng)的數(shù)據(jù)包括在燈接通后的第一秒中455nm的光的透射。盡管在放電成為熱電子的之后在短時(shí)間內(nèi)存在一些吸收，但該光的吸收的大部分發(fā)生在輝光放電階段。在第一秒中總的鋇質(zhì)量損失從這些數(shù)據(jù)中推斷出。該結(jié)果僅在相對意義上是準(zhǔn)確的。
對于兩個(gè)燈的100次啟動(dòng)來說，每次啟動(dòng)的鋇質(zhì)量損失的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為對照燈39.0+15.5，帶有ZnO的燈12.4+12.5。該數(shù)值表示任意單位。
對照燈的平均質(zhì)量損失是帶有ZnO的燈的平均質(zhì)量損失的三倍。
如圖4所示，因?yàn)樵谫|(zhì)量損失中偶然的大波動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)偏差相對較高。另外，在第65次啟動(dòng)時(shí)，對照燈顯示出突然的無法解釋的轉(zhuǎn)變到更高的質(zhì)量損失。然而該數(shù)據(jù)表示了對照燈和帶有ZnO的燈之間清晰的差別。該結(jié)果當(dāng)然與目測和上述放電電壓測量一致。
這樣，表明了在三元碳酸鹽的電極的裸露端部區(qū)域在施加ZnO涂層急劇地降低在熒光燈啟動(dòng)過程中的濺射量。ZnO特別易于施加到線圈上。其易于與許多粘合劑混合。其不需要化學(xué)轉(zhuǎn)變；其無毒并易于獲得。
盡管示出了并描述了現(xiàn)在被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說明顯的是，在不脫離由后附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可做出各種改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于熒光燈的安裝件，其包括玻璃基部；從所述基部延伸的間隔開的引入金屬絲；包含發(fā)射體材料的縱向電極線圈，該電極線圈安裝在所述引入金屬絲上并且在所述引入金屬絲之間延伸；和氧化鋅涂層，該涂層設(shè)置在所述電極線圈的端部上以及至少在安裝所述電極線圈的區(qū)域中的所述引入金屬絲上。
2.一種熒光燈，其包括具有兩個(gè)端部的玻璃封殼；密封每一個(gè)所述端部的安裝件，該安裝件包括玻璃基部；從所述基部延伸的間隔開的引入金屬絲；包含發(fā)射體材料的縱向電極線圈，該電極線圈安裝在所述引入金屬絲上并且在所述引入金屬絲之間延伸；和氧化鋅涂層，該涂層設(shè)置在所述電極線圈的端部上以及至少在安裝所述電極線圈的區(qū)域中的所述引入金屬絲上。
3.如權(quán)利要求1所述的安裝件，其特征在于，所述電極線圈由鎢制成，而所述發(fā)射體材料包括碳酸鋇。
4.如權(quán)利要求1所述的安裝件，其特征在于，所述引入金屬絲至少包括鎳和鐵。
全文摘要
一種用于熒光燈的安裝件，其包括一玻璃基部，該基部帶有從該基部延伸的間隔開的引入金屬絲。包含發(fā)射體材料的縱向電極線圈安裝在引入金屬絲上并且在引入金屬絲之間延伸。氧化鋅涂層設(shè)置在所述電極線圈的端部上以及至少在安裝所述電極線圈的區(qū)域中的所述引入金屬絲上。
文檔編號H01J61/067GK1409364SQ0213234
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月24日
發(fā)明者R·C·加納 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司