灯阴极结构以及采用该阴极结构的气体放电灯制造技术

本发明专利技术提供了一种灯阴极结构以及采用该阴极结构的气体放电灯。根据本发明专利技术的灯阴极结构，其中，阴极框架结构由钨丝或钨的合金丝绕制而成；在所述阴极框架结构上涂有电子粉，电子粉上烧结形成有氧化物陶瓷涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种灯阴极结构以及采用该阴极结构的气体放电灯，并且本专利技术还涉及一种荧光灯系统。
技术介绍
由于荧光灯的发光依靠阴极发射的高速电子与灯管内气体的原子碰撞产生电离 作用，所以荧光灯阴极上具有能够提供电子发射的电子材料，该电子材料一般为三元碳酸 盐电子粉。然而，在荧光灯启动时，由于有一个由辉光放电到弧光放电的过渡时间，这段时 间往往会产生爆发性的高电压放电，使得阴极上的电子粉受到溅射，甚至使电子粉脱落；启 动进入正常燃点后也有一个电子材料热蒸发较快的问题。如果试图对荧光灯进行调光，降 低启动电压或改变电子板的工作频率，使导入灯管电流减小，阴极则长时间停留在辉光放 电状态，阴极位降增大，而正离子的轰击不足以将阴极加热到正常弧光放电的工作温度，形 成并自维持弧光放电的阴极热点，阴极失去热点停止发射热电子流，没有强大的热电子流 发射来反制吸收前一周期自己刚发射出去但很快失去电子后的正离子的反向轰击；阴极整 体温度急剧上升，表面的电子粉会很快被正离子轰击产生的电弧剥落尽，如果继续燃点荧 光灯，钨就溅射到灯管两端并很快发黑。所以，荧光灯启动时电子粉受到溅射而脱落极大地 降低了荧光灯的使用寿命。尤其是在将荧光灯用于调光应用中时，这一现象尤其严重，甚至 使得调光不能实现。而且，不仅仅荧光灯中存在上述问题，诸如紫外线灯、低压钠灯等低压气体放电灯 的阴极结构都会存在这一问题，即电子粉受到溅射而脱落和正常燃点热蒸发较快的问题， 从而极大地降低了灯的使用寿命；冷阴极的CCFL、霓虹灯和高压气体放电的金卤灯、高压 钠灯、高压汞灯因溅射和热蒸发的原因而选用纯金属材料或在金属表面吸附一层“正电性” 原子膜层做阴极。为了解决这个问题，例如在名为“特制荧光灯阴极电子粉”的中国专利申请公开 CN1581398A中，提出了通过电子粉材料的适当选择来提高电子的发射量以延长荧光灯的使 用寿命，但是该技术方案并不能从根本上解决荧光灯启动时电子粉由于受到溅射而脱落的 问题。因此，希望提供一种能够解决荧光灯启动时电子粉由于受到溅射而脱落的问题的 技术方案。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种灯阴极结构以及采用该灯阴极结构的荧光灯，其尤 其适用于调光系统，并且其能够解决荧光灯启动时以及调光时电子粉由于受到溅射而脱落 和正常燃点时热蒸发快的问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种灯阴极结构，其中，阴极结构由钨丝或钨的合 金丝绕制而成；在所述阴极结构上涂有电子粉，其特征在于电子粉上烧结形成有氧化物陶瓷涂层。根据本专利技术的灯阴极结构，电子粉被氧化物陶瓷层覆盖，从而该氧化物陶瓷层覆 盖如同一个保护网将电子粉固定住，来有效地防止电子粉由于受到溅射而脱落和热蒸发 快。在本专利技术的实施例中，绕制阴极框架结构的钨丝或钨的合金丝首先被绕制成双螺 旋或多螺旋的灯丝，随后对双螺旋或多螺旋的灯丝进行绕制以形成几何形状为圆柱状、圆 筒状、喇叭筒状、圆球状、椭球状、橄榄球状、蘑菇状、尖锥状或螺旋弹簧状的阴极框架。具体 地说，圆柱是实心的，而圆筒是空心的；椭球是规则的椭圆形，而椭橄榄球可以是不太规则 (例如一头尖一头圆，尖头尖一些，圆头圆一些)。本专利技术对阴极的形状是有要求的，在不同 类型的灯上会用到不同的形状，上述已例举了本专利技术所能够应用的形状。在本专利技术的实施例中，阴极外径Φ0. 5mm Φ 5mm，阴极框架结构由钨丝或钨的合 金丝预先绕制成双螺旋或多螺旋结构的灯丝再用这种灯丝多匝绕制而成；阴极内部和表层 上浸涂有电子粉，电子粉上形成有氧化物陶瓷层。本申请的专利技术人有利地发现，“阴极外径 Φ 0. 5mm Φ 5mm”是一个最佳尺寸，但是在实际实施时，该尺寸可以更小，如在做管径2毫 米以下的灯管时阴极外径还可以小于Φ0. 5mm ；并且，在实施应用时，阴极外径大到5毫米 应该是足够了的，更大阴极不好发挥效率，对管径粗功率大的灯管一端可以装两到三只分 叉阴极。在本专利技术的实施例中，所述氧化物陶瓷是由二氧化锆、三氧化二铝Al2O3、添加 剂和塑化剂充分混合构成的陶瓷粉浆经过浸涂或灌浆模压制成生胚，然后高温或高温高压 烧结而成的。优选地，在所述陶瓷粉浆中(溶剂的质量未计入在内)，二氧化锆&02的质量百分 比为75% 99. 5%，三氧化二铝A1203的质量百分比为0. 1 % -20%，所述添加剂的质量百 分比为0. 15%，所述塑化剂的质量百分比为0. 8%。塑化剂中的溶剂的比例视 其粉浆所需的比重另行计算，粉层涂得厚，粉浆比重大，溶剂的比例小；反之，粉层要求薄， 粉浆比重小，溶剂的比例加得大。上述数值范围能够实现良好的效果。并且，试验证明在氧 化物中，ZrO2的熔点最高，因此可用到99. 5%。其中，所述的添加剂为Ti203、MgO、MnO, Y2O3> CaO, W、氧化钍等原料中的一种或几种。所述塑化剂为粘接剂、增塑剂和溶剂。常用的粘接剂有石蜡、聚氧化乙烯和火棉， 常用的增塑剂有甘油、草酸和黏土，溶剂为去离子水、无水乙醇、丙酮、醋酸乙酯和醋酸丁酯寸。具体地说，优选地，所述氧化物陶瓷层的厚度为IOnm 100 μ m。在本专利技术的实施例中，所述灯阴极结构为荧光灯阴极结构，并且所述荧光灯阴极 为热阴极。并且，所述荧光灯阴极用钨丝作为基金属。而且，所述电子粉是三元碳酸盐。其 中，所述绕制荧光灯阴极框架的灯丝具有单丝双螺旋、单丝三螺旋、缆索式三螺旋或主辅丝 三螺旋结构。根据本专利技术的第二方面，提供了一种气体放电灯，其采用了如本专利技术第一方面所 述的灯阴极结构。根据本专利技术的第三方面，提供了一种气体放电灯系统，其具有对气体放电灯进行控制的控制装置，其特征在于采用了如本专利技术第二方面所述的气体放电灯。类似地，在本专利技术的第二方面和第三方面中，由于采用了根据本专利技术的灯阴极结 构，电子粉被氧化物陶瓷层覆盖，从而该氧化物陶瓷层覆盖如同一个保护网将电子粉固定 住；而且该陶瓷层是高温高压烧结出来的，电子粉包裹在陶瓷层内也经过了这种高温高压 的过程其结构比传统工艺致密度高得多，因而可有效地防止电子粉由于受到溅射而脱落和 正常燃点时的热蒸发。于是使得荧光灯具有超长寿命变得可能，甚至荧光灯的寿命能够提 高达到10万小时的数量级。进一步地，在本专利技术的实施例中，所述控制装置包括对所述气体放电灯进行调光 的调光装置，从而形成可调光的气体放电灯系统。现有的气体放电灯(具体地说，例如是热阴极荧光灯)往往不能适应现有的任意 模式的调光，这主要是因为，热阴极荧光灯只能在弧光放电下工作，不能在辉光或辉弧过渡 区工作；而满意的调光(如调到小于10%的光输出)导入灯管电流急剧减小，灯管进入辉 光放电区工作。而辉光放电阴极位降升高，正离子冲击力加强、等离子体放电火花灼烧面积 增大，短短的几秒钟就可以把阴极大面积灼伤，几个小时的连续燃点不仅可以把电子粉冲 击至几乎全部脱落，而且连钨丝都有可能由于受到高温离子流冲击而烧毁。而在本专利技术中， 根据本专利技术的灯阴极结构尤其有利于调光模式，原因在于，在本专利技术中，通过在电子粉的表 面上烧结氧化物陶瓷层，使得电子粉在调光时由于受到其上所烧结而成的氧化物陶瓷层的 保护不易烧毁脱落和蒸发，从而荧光灯能够适应现有的任意模式的调光，于是使得具有调 光装置的荧光灯系统具有较长寿命，并易本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种灯阴极结构，其中，阴极框架结构由钨丝或钨的合金丝绕制而成；在所述阴极框架结构上涂有电子粉，其特征在于：电子粉上烧结形成有氧化物陶瓷涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗烈，
申请(专利权)人：陈宗烈，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]