專利名稱：：低氣壓放電燈的制作方法
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：本發(fā)明涉及一種低氣壓放電燈，包括以真空密封方式封口、具有尾部的管狀玻璃燈管；在燈管中含有稀有氣體的可電離填充物；分別在一個尾部進入燈管、每個有一端在燈管內(nèi)和燈管外的中空筒狀電極。這樣一種低氣壓放電燈已知于EP-A0562679(PHN14.189)。已知的電燈具有易于實現(xiàn)的簡單結(jié)構(gòu)。其中的中空筒狀電極有多種作用它們可作為燈管內(nèi)的電極，可作為燈管內(nèi)和燈管壁中的電流提供導(dǎo)體和電流通路，還可作為能由其清潔燈管和裝入填充物管道。燈管可以用真空密封方式來封口，其中使一個玻璃管在燈管外熔合到一個電極上，并在玻璃管的空端對口，例如通過熔接來實現(xiàn)。已知電燈的結(jié)構(gòu)使得易于制成具有較小內(nèi)徑(如1.5至7mm)和較大長度(如1m或更長)的電燈?？呻婋x填充物可包含一種稀有氣體或稀有氣體的混合物，或者還包含諸如汞的可蒸發(fā)成分。燈管壁可涂有熒光材料。該電燈可用來照明或用作信號燈，例如充入氖燈作為汽車的尾燈或停車燈。在后一種應(yīng)用中，該電燈和白燈相比的優(yōu)點是它在10ms后就已完全發(fā)光。而白熾燈在通電后需300ms。已知電燈的缺點是其光能量比較低。本發(fā)明的目的是提供一種開頭一段所述類型的、能提供增大光能量的低氣壓放電燈。根據(jù)本發(fā)明，這一目的的實現(xiàn)方法是一段管在至少一個電極的延伸方向上位于距電極一端的一定距離處，該管鍍有電子發(fā)射源，由導(dǎo)電裝置連接到電極上，該導(dǎo)電裝置的材料在橫向于電極方向的截面表面積最多為電極本身材料的截面表面積的25％，而且該管至少在面對電極的一端是開口的。根據(jù)本發(fā)明的電燈在功耗相同時提供了增大的光能量。在電燈的啟動過程中放電弧主要產(chǎn)生在電極的內(nèi)部。電弧也打在管上并使其升溫。在一段時間之后電弧主要產(chǎn)生在管上并保持在那里。在電燈工作過程中管具有比較高的溫度。結(jié)果是形成良好的電子發(fā)射。導(dǎo)電裝置為管提供熱絕緣，這樣電極本身比較涼，溫度低于已知電燈的電極。這由和燈管接觸區(qū)域的電極溫度以及燈管外的電極溫度得到證明。因此工作中燈管以及燈管外的電極可以接觸或由具有較低耐熱性的材料相連。一般地，導(dǎo)電裝置形成50-2000k/w的熱阻。如果熱阻遠大于該值，管一般會達到可以開始產(chǎn)生蒸發(fā)的溫度。如果熱阻低于該值，對管溫度的影響就小。熱阻為100-2000k/w是優(yōu)選的。只有一個電極裝有管的電燈非常適合于直流工作。這時有管的電極是陰極。不過對于諸如交流工作，兩個電極都裝有這種管是優(yōu)選的。導(dǎo)電裝置可以由一根金屬絲構(gòu)成，通過諸如接觸焊接或激光焊接被焊接到電極和管上。不過，該裝置另外也可包含兩根或多根金屬絲。對于在工作中由于諸如撞擊或震動而受到加速影響的電燈，這一實施方案是優(yōu)選的。在優(yōu)選實施方案中，管和電極為一個整體。在這種情況中可用諸如鋸、磨、鉆、氣割或腐蝕等方法，從圓筒殼上去掉一些材料以在其縱向部位上形成電極和管，在管和電極之間可保留一個或幾個連接體以作為導(dǎo)電裝置。三個沿圓周分布的這樣的連接體可形成牢固的機械結(jié)構(gòu)。管壁由諸如固體材料構(gòu)成，比如和電極相同的材料，例如管和電極是一個整體。在優(yōu)選實施方案中，管壁是多孔的。制成管的材料是耐熔金屬，比如Ni、Mo、Ta或其合金。這樣的好處是可附著在管上的發(fā)射源材料的粘附強度和數(shù)量都可得到提高。另外，管的熱容量比較低，使得電極的升溫很快。有利的是，多孔材料是網(wǎng)狀的，因為這容易處理并且有較高的強度。比如網(wǎng)由具有幾十個微米直徑的金屬絲以每毫米幾根絲的密度編織而成。管內(nèi)鍍有發(fā)射源是優(yōu)選的。不過管也可在外部鍍膜，或者內(nèi)外都鍍膜。在內(nèi)部鍍膜的情況下放電弧優(yōu)先加在管的內(nèi)部。這樣任何從管上脫離的材料基本上保持在管內(nèi)，而不會沉積在燈管壁上。當(dāng)管浸在發(fā)射源材料的懸浮液中時，管可以特別輕易地被內(nèi)外都鍍膜。在電燈壽命的末期上如果內(nèi)部發(fā)射源存料將被耗盡時，那么外部發(fā)射源可作為備用源料。管的熱絕緣性可通過選取管和電極之間的距離、管和電極之間連接體的數(shù)量以及其平均截面而加以選擇，如果管和電極是組合元件，絕緣性也可通過選取上述裝置的材料，特別是其熱導(dǎo)率而調(diào)節(jié)。那些現(xiàn)有
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的熟練工可輕易地為每個燈型做較小的測試系列而作出選擇。發(fā)射源可從諸如低氣壓放電燈的電燈得知的發(fā)射源或其混合物中選擇。從BaO、CaO和SrO作發(fā)射源非常適合，例如這可從其碳酸鹽的等摩爾部分中獲得。另外也可用BaxSri-xY2O4，其中X例如可為0.75。電極(管也可能如此)可由具有和燈管玻璃相一致的膨脹系數(shù)的金屬制成，例如對石灰玻璃可用CrNiFe合金，如Cr的重量比為6％，Ni的重量比為42％，其余為Fe。對硬玻璃燈管，如硼硅玻璃，電極可由如Ni/Fe或NiCoFe制成，如Ni的重量比為29％，Co的重量比為17％，其余為Fe，例如其直徑為1.5mm，壁厚為0.12mm。另外，電極和管的組合單元中的管可由諸如含重量比例為18％的Cr，10％的Ni，其余為Fe的CrNiFe或者Ni組成。那么導(dǎo)電裝置可以是NiCr，如Ni80Cr20(重量/重量)，例如是以0.125或0.250mm直徑的金屬絲形式存在。在根據(jù)本發(fā)明的電燈的實施方案中，管在兩端都開口并置于燈管內(nèi)部。在這一實施方案中放電弧產(chǎn)生的幾乎所有輻射都被利用，這對比較短的燈管特別有吸引力。引發(fā)本發(fā)明的實驗表明對于發(fā)射源加在放在放電燈管內(nèi)部的管中的情況，而該管有一端開口，封口端面對電極或遠離電極，則放電弧圍繞管進入電極。這樣燈管在管附近嚴(yán)重變黑。燈管可以這樣封口用玻璃管在燈管外熔接到一個或兩個電極上再封口。不過另外也可對電極管本身在燈管外進行密封。為此，(玻璃)管可通過熔合來封口，例如用激光，或者被緊壓，或緊壓并熔合。在根據(jù)本發(fā)明的電燈的另一個實施方案中，管裝在燈管外的電極前端。這樣的好處是在工作中從管上脫離的材料將基本上落在燈管外，從而使燈管本身保持干凈。因此在電燈壽命期內(nèi)保持了高的光強輸出。這個實施方案對填充物含有可蒸發(fā)成分的電燈特別重要。因為在正常工作中放電弧主要加在管上，所以管所處于的燈管外的空間具有比較高的溫度。這樣蒸發(fā)成分可認(rèn)為比較高的蒸氣壓。遠對電極的另一端可和上述正對電極的一端一樣是開口的，另外它也可封口，比如被緊壓。根據(jù)本發(fā)明的低氣壓放電燈的第一實施方案如圖1的側(cè)視圖所示，有部分?jǐn)嚅_。圖2顯示的是第二實施方案，也是側(cè)視圖并部分?jǐn)嚅_。圖中的低氣壓放電燈有一個以真空密封方式封口的、具有尾部2的管狀玻璃燈管1。它含有包含稀有氣體的可電離填充物，圖中是含氬和汞的填充物。磷的混合物8覆蓋在燈管內(nèi)表面的主要部位上。中空筒狀電極3分別在一個尾部2進入燈管，并有在燈管內(nèi)和燈管外的端4A、4B。管5在至少一個電極3的延伸方向上位于電極的端4之一，即4A之前的一定距離處，該管5至少在面對電極的一端是開口的，鍍有電子發(fā)射源6，并由導(dǎo)電裝置7連接到電極3上，該導(dǎo)電裝置7的材料在橫向于電極方向的截面表面積最多為電極本身材料的截面表面積的25％。在圖示實施方案中，管5在兩端都開口，并在燈管1內(nèi)裝在電極3之前。管內(nèi)外都鍍有發(fā)射源。電極和管形成一個整體。在圖中兩個電極都具有這樣鍍有發(fā)射源的管，管通過沿圓周分布的三個連接體連接到電極上，三個連接體在圖中占了圓周的大約10％，構(gòu)成了導(dǎo)電裝置。在具有內(nèi)徑為3.5mm，外徑為5mm的石灰玻璃燈管的類似電燈中，采用了3Cr6Ni42Fe52(重量/重量/重量)電極。電極內(nèi)徑為1.5mm，壁厚為0.12mm。具有固體鎳壁的管在兩端都開口，有4mm長，延伸在每個電極前的3mm處。管內(nèi)外都鍍有BaCaSrO3。管由一根0.4mm直徑的鎳絲支撐，鎳絲的截面表面積大約是電極本身材料的截面表面積的6％，所形成的熱阻為320k/w。該電燈和電極上沒有管、但所有其它方面都相同的電燈(ref)進行了比較。參考電燈和根據(jù)本發(fā)明的電燈(inv1)一樣，工作在10mA的交流電流下。根據(jù)本發(fā)明的電燈還工作在30mA下(inv2)。電燈上的電壓Vla、功耗Pla、光能量Φ和發(fā)光效能η列于下面的表1中。表1</tables>由表1明顯可見工作在相同電流下時，根據(jù)本發(fā)明的電燈比參考電燈消耗更低的功率，而發(fā)出相同的光能量，因此就有明顯更高的發(fā)光效能。當(dāng)電燈在更高功率下工作時(inv2)，發(fā)光效能和光能量一樣都高于參考電燈。同樣的燈管，但沒有鍍磷，具有相同的電極、有發(fā)射源的管和導(dǎo)電裝置，填充上25mbar的氖氣，其中按體積加入0.05％的氬氣。電燈(inv3)工作在10mA的直流電流下，和電極上沒有管、但所有其它方面都相同的參考電燈(ref2)進行了比較。結(jié)果列于表2中。表2</tables>由該表明顯可見根據(jù)本發(fā)明的電燈有更高的發(fā)光效能，這使得和參考電燈有相同的功耗時，光能量比參考電燈更高。電燈inv3在圖中用a-g標(biāo)出的位置進行了溫度測量，陰極在位置g。這些溫度和用于比較的參考電燈(ref2)對應(yīng)的溫度一起列于下面的表3中。表3</tables>由表3明顯可見電燈inv3的最高測量溫度比參考電燈中的低50℃。因為電燈顯然必須用電極凸出部分固定以對其供電，位置g的陰極附近的溫度是最低的，并遠低于(71℃)參考電燈，這對于選取在工作中和電燈相連接的材料是非常重要的。顯然由e-g的溫度可見參考電燈的燈管的溫度主要來自通過燈管壁傳導(dǎo)的電極所產(chǎn)生的熱量。電燈inv3的燈管的溫度主要來自電極的管所產(chǎn)生的輻射。在另一個實施方案中，管壁是多孔材料，例如是直徑在50-100um之間的金屬絲網(wǎng)，其密度為每毫米3-6根絲。合適的材料有諸如Ni、Mo和Ta。在一個實施方案中，管的長度和內(nèi)徑分別為3mm和1.5mm。圖2中，對應(yīng)于圖1的部分的標(biāo)號增加了10。圖1和圖2實施方案的電燈，以下分別稱為inv4和inv5，在工作1小時和2000小時后測量了其電燈特性。電燈inv4中管之間的距離為12cm，其結(jié)構(gòu)在所有其它方面和電燈inv1相同。電燈inv5的結(jié)構(gòu)只是管置于燈管外這一點和電燈inv4不同。電燈inv5中管之間的距離為14cm。電燈結(jié)構(gòu)在其他方面，即管的材料和尺寸，導(dǎo)電裝置和電極都相同。電燈inv4和inv5填充了40mbaAr和2mgHg。以下電燈特性在40mA電燈電流下，在工作1小時和2000小時的電燈壽命T(h)之后進行了測量電燈電壓Vla(V)，電燈功耗Pla(W)，電燈光能量Φ(lm)。和發(fā)光效能η(lm/w)，列于下面的表4中。工作2000小時后的發(fā)光效能η2000和工作1小時后的發(fā)光效能η1的比值也列于表中。表4</tables>由于電燈inv5中放電弧穿過中空電極再加在管上，所以放電弧所產(chǎn)生的輻射被部分截止，盡管如此，電燈inv5在工作2000小時后的發(fā)光效能仍高于電燈inv4。權(quán)利要求1.一種低氣壓放電燈，包括以真空密封方式封口，具有尾部(2)的管狀玻璃燈管(1)；在燈管中含有稀有氣體的可電離填充物；分別在一個尾部(2)進入燈管、每個都有一端(4A)在燈管內(nèi)和一端(4B)在燈管外的中空筒狀電極(3)；其特征在于管(5)在至少一個電極(3)的延伸方向上位于距電極一端(4A)的一定距離處，該管鍍有電子發(fā)射源(6)，由導(dǎo)電裝置(7)連接到電極上，該導(dǎo)電裝置(7)的材料在橫向于電極方向的截面表面積最多為電極本身材料的截面表面積的25％，而且該管(5)至少在面對電極(3)的一端是開口。2.根據(jù)權(quán)利要求1的低氣壓放電燈，其特征在于管(15)的壁由多孔材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求2的低氣壓放電燈，其特征在于多孔材料是網(wǎng)狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的低氣壓放電燈，其特征在于管(5)在兩端都開口，并在燈管(1)內(nèi)裝在電極(3)之前。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的低氣壓放電燈，其特征在于管(15)在燈管(11)外裝在電極(13)之前。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的低氣壓放電燈，其特征在于管(5)在內(nèi)部鍍有發(fā)射源(6)。7.根據(jù)權(quán)利要求6的低氣壓放電燈，其特征在于在于管(5)內(nèi)外都鍍有發(fā)射源(6)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或4至7之一的低氣壓放電燈，其特征在于電極(3)和管(5)是一個整體。9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的低氣壓放電燈，其特征在于兩個電極(3)都具有管(5)。全文摘要低氣壓放電燈具有中空筒狀電極(3)進入其中的燈管(1)，放電路徑延伸在電極之間。至少一個電極在距其空端(4)一定距離處有一個延伸在放電路徑上的兩端開口管(5)。該管通過導(dǎo)電裝置(7)連接到電極上，并鍍有電子發(fā)射材料(6)。裝置(7)的材料的截面表面積最多為電極材料的截面表面積的25％。文檔編號H01J61/067GK1157669SQ95195030公開日1997年8月20日申請日期1995年11月2日優(yōu)先權(quán)日1995年7月13日發(fā)明者A·S·G·熱韋恩,J·C·蘭沃特,H·L·A·A·沃格爾斯,P·W·M·勒佩拉斯,趙惠盟申請人:菲利浦電子有限公司