CN1409364A - 溅射降低的荧光灯 - Google Patents

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Abstract

一种用于荧光灯的安装件，其包括一玻璃基部，该基部带有从该基部延伸的间隔开的引入金属丝。包含发射体材料的纵向电极线圈安装在引入金属丝上并且在引入金属丝之间延伸。氧化锌涂层设置在所述电极线圈的端部上以及至少在安装所述电极线圈的区域中的所述引入金属丝上。

Description

溅射降低的荧光灯
技术领域
本发明涉及一种荧光灯，尤其涉及一种具有溅射效果降低的荧光灯。本发明还涉及用于这种灯的安装件。
背景技术
荧光灯是能量效率较高的光源。在灯中的电弧放电产生光化辐射，其导致从灯内部上的包含的磷涂层上产生荧光。电子源通常是包含电子发射材料的金属线圈，通常为钨金属线圈。设置有两个这种线圈，其中一个位于细长的玻璃管的任一端部处。在灯的工作过程中，对于升华或溅射的产物来说通常的是，其自金属线圈析出在靠近该线圈的灯内表面上，其导致玻璃不希望的变黑、光输出的降低以及有限的寿命。
提出的用于降低溅射影响的现有技术包括在发射线圈的部分上施加带有玻璃或难熔材料的防护罩或涂层。例如，美国专利No.2769112提出在除了阴极之外的所有内部金属件上使用氧化锆或其它难熔的绝缘氧化物进行涂覆。因此这些技术难于实施并且不经济。
在本领域中提供一种用于减少或消除这种溅射的有效率的且经济的手段将是一进步。
发明内容
因此，本发明的一目的是消除现有技术中的缺点。
本发明的另一目的是减少溅射和由此导致的亮度的固有损失。
在本发明一个方面中，通过一种用于荧光灯的安装件这些目的得以实现，该安装件包括一玻璃基部，该基部带有从该基部延伸的间隔开的引入金属丝。包含发射体材料的纵向电极线圈安装在引入金属丝上并且在引入金属丝之间延伸。氧化锌涂层设置在所述电极线圈的端部上以及至少在安装所述电极线圈的区域中的所述引入金属丝上。
本发明的使用大大地降低了线圈材料的溅射，并且由此提高了灯的使用寿命。此外，其简单并应用便宜。
附图说明
图1是荧光灯的局部截面立视图；
图2是现有技术的安装件结构的立视图；
图3是本发明的安装件的放大立视图；和
图4是本发明的灯和对照灯的钡质量损失的图表。
具体实施方式
为了更好地理解本发明及其其它的和另外的目的、优点和能力，结合上述附图参照以下的公开描述和后附的权利要求。现参照具有特殊性的附图，图1中示出了具有封壳1的荧光灯，该封壳在其内表面上具有磷涂层2。电极座3(仅示出一个)密封封壳的每一端部。间隔开的引入金属丝4、5密封在电极座3中并沿第一方向突伸入封壳1且沿第二方向突伸出封壳1，在此处它们与插脚6、7连接，该插脚装配在端盖8内。电极线圈9由卷曲盘绕的钨丝构造成并嵌有发射材料，例如通常的钡、钙和锶的三元碳酸盐，该电极线圈安装在引入金属丝4和5之间并在11和11a处通过焊接或压接连接到其上。
在这种荧光灯启动的过程中，因为放电必须通过来自阴极的离子感生的次级电子发射(所谓的辉光放电)来保持，所以阴极电压降通常较高(＞100V)。高离子能量对于获得放电所需的电子发射量是必需的。在阴极和放电之间建立反馈，由此放电产生对于传递离子能量必需的阴极电压降，产生放电所需的次级发射需要该离子能量。
最后高能离子的轰击将电极加热到足够高的温度，以使放电可由电子的热电子发射来保持。此时，阴极电压降突然下降(到10-15V)并且次级发射可以忽略(所谓的热电子电弧)。该放电随后在该模式下运行，直到其被切断。如果没有任何电极的辅助加热被施加(例如通过经线圈的电流)，启动阶段持续数十毫秒的数量级。
不需要的溅射在该启动阶段过程中发生。保持放电所需的高能离子导致从电极发射出材料，并且该发射出的材料移动到靠近电极的封壳壁上，以造成端部发黑以及数量级为1-2％的流明降低。在典型的荧光灯中，该发射出的材料包括发射体涂层的成分(钡、锶和钙)以及包括线圈(钨)和引入金属丝(镍、铁)的材料。这些溅射出的材料中的大部分还可沉积回到发射体本身上，以导致电极效率低地或不良地运行。
在线圈上的发射体涂层是造成低的逸出功(work function)的原因，该逸出功允许在合理的温度下热电子发射(即，在该温度下发射体的蒸发损失相当低)。没有发射体材料时，电极或者加热到极高的温度(以导致高的蒸发损失)或者冷却，并且放电回复到(带有非常高的阴极电压降的)辉光状态。在任何一种情况下，电极不会非常长地持续。最终，电极将破裂并且灯将损坏。
从电极发射出的碱土金属原子与汞发生反应是已知的。对于(长时间工作后)沉积在荧光灯的端部的内壁上的材料的研究表明钡、锶和汞原子的空间相关性。此外，涉及这些相互反应的汞原子不能用来放电。也就是说，汞被消耗。这种所谓的汞的端部损失代表了在荧光灯中总的汞消耗的重要部分。发射体材料从电极上损失的量越大，则该灯需要的汞的用量就越大。
所以，如果在启动过程中电极材料的溅射可降低或消除，则灯的寿命将延长、汞的消耗率将减小、以及光输出不会快速降低。
所发现的是，在电极的端部区域上施加氧化锌(ZnO)的涂层导致在启动过程中溅射的急剧减少。
氧化锌作为端部涂层的使用与现有技术相比具有许多优点。氧化锌特别简单地施加并且其很好地与多个粘合剂混合，粘合剂包括用于沉积钡、锶和钙的碳酸盐混合物的标准粘合剂。酒精也是适合的粘合剂。带有粘合剂的氧化锌容易地渗入盘绕线圈的次级绕组中。这样，在灯的制造过程中施加涂层是简单的附加步骤。氧化锌不需要任何化学变换。在电极加工过程中，温度仅需要达到足够高(100-200℃)，以便使粘合剂蒸发。氧化锌是无毒的、易于从市场上获得并且稳定。进而试验显示其对灯的工作具有最低的影响。
图3示出了氧化锌12施加的区域，氧化锌覆盖电极线圈9的端部、连接点11和11a、以及引入金属丝4和5的上部。
通过将氧化锌与标准的粘合剂混合物基于按重量50/50对等混合，实现试验目的的施加，该粘合剂混合物用于施加碳酸盐。使用的氧化锌为Alpha Aesar，99.99％基于金属。在混合之后，结果为大致带有全乳剂的稠度的白色液体。使用不锈钢抹刀将该液体施加到电极的裸露端上。液滴通过表面张力粘附于抹刀上并随后与裸露的线圈进行接触。该液体易于渗入线圈的次级绕组中。
电极被密封入一标准T8灯管中。在密封之前，磷从该灯管的端部被擦去，使得该试验可见度更好。该灯管使用氩气作为缓冲气体在2.5Torr的压力下以通常的方式进行处理。一对照灯使用相同的过程制成，唯一的差别在于该对照灯在电极上没有氧化锌。
一带有氧化锌端部涂层的灯和一对照灯放置在寿命试验架上并且以10秒接通/10秒断开的时间安排进行启闭式的循环。第一次目测在约3000次启动后进行。此时对照灯在两侧显示出严重的变黑，而具有氧化锌涂覆的灯没有显示出实质上的端部变黑。具有氧化锌涂覆的灯的第一次且轻微的端部变黑出现在4200次启动时。
在约3500次循环后，灯从寿命试验架上取下，以测量在启动过程中钡的损失。该测量通过基于诊断的原子吸收以非侵入的方式进行。该诊断测量在电极区域中经过灯的455nm的光(即Ba+的转移)的透射。在放电过程中，透射中的下降(相对于缺少放电的透射)是由于被钡离子吸收而产生的。由于中性钡自电极溅射并且随后在放电中通过电子离子化，出现了钡离子。该诊断仅对于启动过程中大量发射出的钡敏感，而对稳定状态中少量蒸发的钡不敏感。
当灯以10秒接通/10秒断开的循环工作时，钡吸收诊断应用于每一灯的一个电极。对于100次的启动获得到数据，并且这些数据在图4中示出。对于每次启动的数据包括在灯接通后的第一秒中455nm的光的透射。尽管在放电成为热电子的之后在短时间内存在一些吸收，但该光的吸收的大部分发生在辉光放电阶段。在第一秒中总的钡质量损失从这些数据中推断出。该结果仅在相对意义上是准确的。
对于两个灯的100次启动来说，每次启动的钡质量损失的平均值和标准偏差为：对照灯39.0+15.5，带有ZnO的灯12.4+12.5。该数值表示任意单位。
对照灯的平均质量损失是带有ZnO的灯的平均质量损失的三倍。
如图4所示，因为在质量损失中偶然的大波动，标准偏差相对较高。另外，在第65次启动时，对照灯显示出突然的无法解释的转变到更高的质量损失。然而该数据表示了对照灯和带有ZnO的灯之间清晰的差别。该结果当然与目测和上述放电电压测量一致。
这样，表明了：在三元碳酸盐的电极的裸露端部区域在施加ZnO涂层急剧地降低在荧光灯启动过程中的溅射量。ZnO特别易于施加到线圈上。其易于与许多粘合剂混合。其不需要化学转变；其无毒并易于获得。
尽管示出了并描述了现在被认为是本发明的优选实施例，对于本领域的普通技术人员来说明显的是，在不脱离由后附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可做出各种改变和变型。

Claims (4)

1.一种用于荧光灯的安装件，其包括：
玻璃基部；
从所述基部延伸的间隔开的引入金属丝；
包含发射体材料的纵向电极线圈，该电极线圈安装在所述引入金属丝上并且在所述引入金属丝之间延伸；和
氧化锌涂层，该涂层设置在所述电极线圈的端部上以及至少在安装所述电极线圈的区域中的所述引入金属丝上。
2.一种荧光灯，其包括：
具有两个端部的玻璃封壳；
密封每一个所述端部的安装件，该安装件包括玻璃基部；
从所述基部延伸的间隔开的引入金属丝；
包含发射体材料的纵向电极线圈，该电极线圈安装在所述引入金属丝上并且在所述引入金属丝之间延伸；和
氧化锌涂层，该涂层设置在所述电极线圈的端部上以及至少在安装所述电极线圈的区域中的所述引入金属丝上。
3.如权利要求1所述的安装件，其特征在于，所述电极线圈由钨制成，而所述发射体材料包括碳酸钡。
4.如权利要求1所述的安装件，其特征在于，所述引入金属丝至少包括镍和铁。
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