專利名稱:含有汞釋放裝置和吸氣劑的熱陰極熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及含有汞釋放裝置和吸氣劑的熱陰極熒光燈。
技術(shù)背景
熱陰極熒光燈在本領(lǐng)域中根據(jù)首字母縮略詞被稱為HCFL (HotCathode Fluorescent Lamp)，在下面的描述中使用HCFL。這種燈通常用于周圍環(huán)境的照明。
HCFL由充滿合適的氣態(tài)混合物(通常是氬和氖或只是氬)的玻璃管構(gòu)成，其中有幾毫克汞；在管的兩端有兩個在氣體中觸發(fā)并保持放電所必要的陰極，這就是燈的發(fā)光源； 由于在燈打開時形成的條件下汞原子放射出紫外線，紫外線通過涂在玻璃管的壁的內(nèi)側(cè)上的材料(所謂的熒光粉)轉(zhuǎn)變成可見光，所以產(chǎn)生發(fā)光。通常這兩個陰極采用金屬絲的形式(例如鎢)，該金屬絲可以是直的，但是更常見的是例如具有螺旋形螺線的形狀，以便增加其長度。燈絲涂有堿土金屬氧化物的混合物(主要是鋇、鈣和鍶的氧化物)，該氧化物改善了燈絲的電子發(fā)射特性并因此有助于開始放電和減少燈的能耗。
因為燈打開，HCFL的陰極被預(yù)熱，以便由于熱離子效應(yīng)促進電子發(fā)射，因此更容易觸發(fā)放電；當(dāng)燈已經(jīng)打開時，陰極以熱點工作，所謂熱點，即達到高于700°C的溫度。通過用鋇、鈣和鍶的碳酸鹽覆蓋燈絲，并致使這些混合物熱分解以便產(chǎn)生相應(yīng)的氧化物(通過使電流流過燈絲的方式加熱燈絲)，從而得到具有氧化物混合物的燈絲的涂層；在生產(chǎn)燈的最后步驟的過程中，這一工作必須發(fā)生在燈的內(nèi)部，由于所述氧化物與某些空氣氣體具有高化學(xué)反應(yīng)性，因此不能分別地制作已經(jīng)涂上金屬氧化物的燈絲，然后將其插入燈內(nèi)。從碳酸鹽分解成氧化物需要大約120(TC的溫度。
如上所述，為了燈的工作，要求容納在其中的氣態(tài)混合物包含幾毫克汞；另外為了確保燈的優(yōu)良性能和壽命，在其中必須含有吸氣材料，即，能夠與燈內(nèi)的氣體中所存在的少量氣態(tài)雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并用化學(xué)方法固著的材料，這樣能夠改變燈的工作參數(shù)。
用于將汞引入燈內(nèi)的各種方法是已知的。例如，可以使用汞的液滴，但是這涉及再生產(chǎn)少量金屬劑量的問題以及工作環(huán)境污染的問題；可以使用用汞浸透的多孔片(由燒結(jié)的陶瓷或金屬制成)，但是這與先前的方法有相同的缺點；可以使用汞合金(例如基于鋅、 銦、鉍或它們的混合物)，但是當(dāng)燈還沒有被密封時在生產(chǎn)工作中具有釋放汞的缺點，這導(dǎo)致元素泄露到工作環(huán)境中；甚至可以使用含有液態(tài)汞的小玻璃瓶，那么在燈密封后由于局部加熱這個小玻璃瓶可能破裂，而且具有在燈內(nèi)需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)和復(fù)雜定位的缺點。
過去申請人已經(jīng)研發(fā)了替代之前所看到的用于釋放汞的方法，之前所看到的方法基于使用具有鈦和/或鋯的汞的金屬互化物，特別是命名為St505而銷售的化合物Ti3Hg。 該化合物具有直到大約500°C才釋放汞的優(yōu)點，因此在生產(chǎn)燈的過程中能夠經(jīng)受熱處理而沒有元素的損失，在800°C至900°C之間的溫度汞通過激活處理(從外部通過電磁感應(yīng))被釋放，除非燈被關(guān)閉。最近，為了相同的目的，申請人將基于鈦-銅-鉻-汞的合成物的材料引進市場，該材料在國際專利申請W02006/008771A1中被公開并命名為St545而銷售。
這些材料能夠以輥壓在金屬帶上的粉末的形式在燈內(nèi)使用，例如，采取環(huán)形以便形成陰極保護件，如專利EP 806053B1中所示，或者插入合適的形狀的金屬容器，如專利EP 981826B1中所描述的。
對燈的工作有用的吸氣材料可以是從鋯、鈦、釩、鈮、鉿或鉭中選擇的金屬或者是這些元素(特別是鋯或鈦)與從過渡元素、稀土金屬或鋁中選擇的一種或多種元素的合金。 在燈內(nèi)最常使用的吸氣材料是含有重量大約84%的鋯的鋯鋁合金，和含有重量大約80% 的鋯、15%的鈷和5%的稀土的鋯鈷稀土合金。文件EP 806053B1和EP981826B1描述了吸氣材料與汞化合物一起存在于保護件上或容器內(nèi)。
近來已經(jīng)研究在大尺寸(大于50英寸)的IXD顯示器的背后照明裝置中使用 HCFL代替?zhèn)鹘y(tǒng)上用于此目的的冷陰極燈(CCFL)。通過用HCFL代替CCFL的所期望的優(yōu)點是更好的光輸出。為了用于LCD顯示器的背后照明，這些燈必須有受限的直徑，該直徑通常包含在4至6mm之間。
考慮到在碳酸鹽的轉(zhuǎn)變作用期間和燈的使用期間通過陰極達到的高溫，在熱陰極熒光燈中的陰極通常用金屬元素保護，這避免了材料蒸發(fā)或從燈絲中噴出。實際上，因此， 在涂有熒光粉的燈的壁上的沉積材料產(chǎn)生黑區(qū)，美觀方面的瑕疵或不美觀，以及燈的較弱的發(fā)光區(qū)域；這種元素通常具有環(huán)繞陰極的圓柱形保護件的形狀。
在EP 806053B1中描述的適于2. 54cm的直徑的傳統(tǒng)燈(所謂的“T8”燈)的解決方案，不能用于具有幾毫米的直徑的燈，因為，那要求很小的彎曲半徑，將金屬條彎曲以便形成保護件的工作會使保持在金屬條上的粉末分離。
除了各種幾何形狀的汞分配器外，EP 981826B1描述了適于在生產(chǎn)小直徑的燈的工藝中所使用的利用絲狀分配器(所謂的線狀分配器)的方法。該方法包括用分配器在燈的一個端部上密封燈，從而在燈內(nèi)致釋放汞，然后，在排出耗盡的分配器的位置處進行燈的玻璃管的第二次密封，因此耗盡的分配器不會保留在完成的燈內(nèi)。這種方法是有效的并被廣泛地使用，但是這種方法涉及相對復(fù)雜的工藝，HCFL的制造商寧愿避免。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供具有小直徑并含有汞釋放裝置和吸氣劑的熱陰極熒光燈。
根據(jù)本實用新型通過這樣的熱陰極熒光燈，實現(xiàn)該目的，即，該熱陰極熒光燈由玻璃管形成，玻璃管的內(nèi)部涂有熒光粉，具有兩個端部，(每個端部都用末端部分封閉)，并充滿適當(dāng)?shù)臍怏w，接近每個所述端部都具有陰極，而且包含環(huán)繞每個陰極的圓柱形金屬保護件，其特征在于，通過金屬部件(18)在至少一個保護件上固定有絲狀汞分配器，絲狀汞分配器的幾何形狀為使得所述分配器朝向燈的相對端并且分配器的軸線基本平行于燈的軸線。
在當(dāng)前的描述和權(quán)利要求
中，絲狀的分配器是指具有細長結(jié)構(gòu)的分配器，意味著其長度和橫向尺寸的比大于2并且該橫向尺寸等于或小于1.5mm。在復(fù)雜的橫截面(例如梯形的橫截面)的情況下，該比率涉及最寬的橫向尺寸。
作為本實用新型的特別實施例(對最小的直徑尤其有益)，燈軸線和絲狀的分配器之間的角度應(yīng)該小于20°，上述角度應(yīng)該包含在20°和10°之間，以便完全避免可能的、不希望的陰影效應(yīng)。


參考附圖在下面進一步描述本實用新型，其中
-圖1示出根據(jù)本實用新型的燈的一個端部的斷開的透視圖；
-圖2示出在根據(jù)本實用新型的燈內(nèi)使用的汞分配器的優(yōu)選實施例。
具體實施方式
在圖中，各個元件的尺寸和關(guān)系可能不對應(yīng)于真實的元件尺寸，而是為了提高附圖的可讀性進行了有意的改動。
燈10包括玻璃管11，在其端部12用末端部分13封閉，末端部分13通常是玻璃的；在這部分固定了陰極15的兩個支柱14和14'；出于簡化圖示的原因，在附圖中，陰極示出為連接于支柱14和14'的兩端的簡單的螺旋形細絲，但是如前所述，其也可能具有更復(fù)雜的形狀，例如被延伸得更長的螺旋形螺線，該螺線具有與燈的軸線重合的軸線和大約與保護件相同的高度。此外，第三支柱16被固定于平面部分13，與支柱14和14'以及外部電絕緣，其所具有的功能是將金屬保護件17保持就位，金屬保護件17通常具有兩個底部開放的圓柱體的幾何形狀，金屬保護件17的軸線基本與燈的軸線重合，并且具有沿垂直于燈的軸線的方向完全保護陰極的高度。兩個支柱14和14'相對于部分13被連通(直接地或穿過該部分連接于兩個外部的電導(dǎo)體)以用于為陰極供電?？蛇x擇地，保護件可以以既不接觸第二支柱也不接觸燈絲的方式固定于兩個支柱14和14'中的一個，而無需第三支柱16。在保護件17朝向燈中心的端部，例如通過焊點，固定了金屬部件18，金屬部件18 可以用線的形式或優(yōu)選條形(在附圖中用后者作為示例)。在線或條的與保護件17相對的端部，例如用焊點，固定了絲狀汞分配器20。作為替代方案，絲狀分配器可以被固定，以便用作支撐件的金屬部件18完全地或部分地重疊分配器的長度。如上所述，分配器20基本上平行于燈的軸線，這意味著分配器20平行于后者或相對于后者稍微傾斜。特別是，燈軸線和絲狀的分配器之間的角度應(yīng)該小于20°。作為本實用新型的特別實施例(對最小的直徑尤其有益)，上述角度應(yīng)該包含在20°和10°之間，以便完全避免可能的、不希望的陰影效應(yīng)。在附圖中，EP981826B1中描述的分配器的類型被示出，該分配器具有梯形橫截面，但是也可能是其他形狀，特別是，與根據(jù)本實用新型的燈的尺寸限制相一致的其他橫截面可以具有正方形或圓形的形狀。例如，在EP1179216B1中描述了可選擇的實用的分配器類型，其中分配器材料被包含在具有開口端和減小的橫截面的金屬管內(nèi)。
圖2更詳細地示出汞分配器20，它的容器21用金屬條彎曲成在上側(cè)具有狹槽的梯形橫截面而做成，金屬條通常用鍍鎳的鐵來實現(xiàn)，并且在其內(nèi)部有用粉末和吸氣材料形成的混合物23，該粉末的材料受熱時能夠釋放汞，粉末和吸氣材料按重量比處于9 1和 4 6之間；這些材料優(yōu)選是用于釋放汞的M505或M545 ；和含有重量約84%的鋯的鋯鋁合金，該鋯鋁合金作為吸氣材料被命名為MlOl由申請人銷售。這種分配器的通常尺寸是梯形的最大邊是大約1. 0-1. 2mm,高度大約0. 8-1. Omm,而長度包含在大約2至IOmm之間，優(yōu)選在大約4至8mm之間，這取決于在特定的燈中所需的汞的量。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在最大限度接近(圖1中用d表示)的位置處所測量的保護件17 和分配器20之間的距離一定不小于1毫米，這是為了避免在將鋇、鈣和鍶的碳酸鹽轉(zhuǎn)換成它們的氧化物的處理期間分配器過熱；如果發(fā)生這種情況，可能導(dǎo)致汞的過早排放而損失， 因為該工作是在燈還未關(guān)閉時在氣流條件下和抽吸的過程中實現(xiàn)的。反之亦然，該間距的最大值對于分配器的工作是不重要的，但是，盡管間距優(yōu)選不是很大以防止分配器在燈內(nèi)伸出太多，這仍然可能在燈內(nèi)引起麻煩的陰影效應(yīng)；本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)合理的最大間距大約是5mmο
權(quán)利要求
1.一種熱陰極熒光燈(10)，所述熱陰極熒光燈(10)由玻璃管(11)構(gòu)成，該玻璃管的內(nèi)部涂有熒光粉；并且所述熱陰極熒光燈(10)具有兩個端部(12)，每個端部都用末端部分(1 封閉并充滿合適的氣體；所述熱陰極熒光燈(10)具有與每個所述端部接近的陰極 (15)并包含環(huán)繞每個陰極的圓柱形金屬保護件(17)；其特征在于，在至少一個保護件上通過金屬部件(18)固定有絲狀汞分配器(20)，所述絲狀汞分配器00)的幾何形狀為使所述分配器朝向燈的相對端并且所述分配器的軸線基本平行于燈的軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，陰極連接于兩個支柱(14、14')的兩個端部，這兩個支柱相對于燈的所述末端部分(1 被連通，而保護件(17)被所述支柱中的一個支撐并且與另一個支柱以及陰極電絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，所述保護件被第三支柱(16)支撐，接著，所述第三支柱固定于末端部分(13)并且與陰極的支柱(14、14')以及外部電絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，汞分配器固定于其上的所述金屬部件具有線形或條形(18)的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，所述汞分配器具有梯形橫截面和沿著對應(yīng)于梯形最大側(cè)的那側(cè)的總長的狹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，在最大限度接近的位置處所測量的所述保護件和所述分配器之間的距離⑷處于1和5mm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，分配器的軸線和燈的軸線形成等于或小于20°的
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燈，其中，分配器的軸線和燈的軸線形成包含在20°和10° 之間的角。
專利摘要
描述了小直徑的熱陰極熒光燈(10)，其包括環(huán)繞陰極(15)的保護件(17)，以便避免由于蒸發(fā)的材料在熒光粉上形成燒黑；和通過金屬部件(18)固定到保護件的前部的絲狀汞分配器(20)，絲狀汞分配器(20)的幾何形狀為使所述分配器朝向燈的相對端并且該分配器的軸線基本上平行于燈的軸線。
文檔編號H01J61/10GKCN201966178SQ200990100266
公開日2011年9月7日 申請日期2009年6月18日
發(fā)明者A·克拉扎, M·里瓦, V·馬薩羅 申請人:工程吸氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan