专利名称：气体放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体放电灯，它包括由陶瓷材料制成的耦合输入装置。
气体放电灯包括透辐射的放电管，其中密封有含有气态、可电离填充物的放电空间，在该空间中距离适当间隔排列有电极。
美国专利US5654606公开了这种气体放电灯。用金属和陶瓷材料的烧结组合物替代了传统的金属电极作为耦合输入装置。通过在耦合输入装置之间形成高电容电压，在气体放电灯的气体容腔中直接形成载荷子。所用的陶瓷材料中需加入少量的金属，以便当点燃该气体放电灯时，耦合输入装置在变化的温度下具有足够的稳定性。
本发明的一个目的为提供一种气体放电灯，该灯具有性能改进的陶瓷耦合输入装置。
此目的如下实现，一种气体放电灯，包括由陶瓷材料制成的耦合输入装置，其特征在于该耦合输入装置由铁电陶瓷制成。
该耦合输入装置的陶瓷材料必须满足下列要求具有(基本上)矩形磁滞回线，高介电常数εr，高剩余极化强度Pr。
大多数介电材料具有较低的介电常数值εr和较小的场相关系数εr(E)。少数铁电材料无此规律；这些材料的εr值在临界场强Ec处表现出强烈的，不连续的变化。
可以用具有非线性特征的铁电材料片作为气体放电灯的耦合输入装置。这些片作为陶瓷板电容器，通过加上交流电压而在内表面充电。电容性电荷的大致非线性上升将灯点燃，并继续使灯发光。
铁电陶瓷最好包含Ba(Ti1-XZrX)O3，掺有施主/受主的组合物。
Ba(Ti1-XZrX)O3掺有施主/受主的组合物为具有所需非线性属性的铁电材料。在Ba(Ti1-XZrX)O3混合晶体陶瓷中，少量施主/受主组合物的杂质使其具有较高的剩余极化强度值Pr和介电常数值εr。另外，这些掺有施主/受主杂质的Ba(Ti1-XZrX)O3陶瓷具有矩形磁滞回线。
施主/受主组合物最好包括Mn3+和W6+，或Yb3+和Nb5+，或Yb3+和Mo6+，或Mg2+和W6+，或Mn3+和Nb5+，或Yb3+和W6+，或Mg2+和Nb5+，或Mn3+和Dy3+，Ho3+，Er3+，Gd3+，Nd3+，Y3+。
施主/受主组合物具有显著提高的介电常数εr和剩余极化强度Pr。
铁电陶瓷中锆的含量最好为X＝0.09。
在BaTiO3中加入BaZrO3使组合物Ba(Ti1-XZrX)O3的混合晶体中的矫顽场强度降至Ec＜100V/mm。在工作电压220V的状态下，可以有利地使所用的耦合输入装置具有某一厚度，以得到足够的介电强度。当锆含量为X＝0.09时，矫顽场强度为Ec≈70V/mm，居里温度Tc为90℃，该温度高于气体放电灯的工作温度。
比值Ba/(Ti，Zr，杂质)最好在0.997-0.998之间变化。
在钙钛矿中，阳离子间的原子比对陶瓷材料的属性具有较大影响。在混合晶体序列Ba(Ti1-XZrX)O3中，当原子比Ba/(Ti，Zr，杂质)略小于1时，随Ec或Tc值变化而达到介电常数εr的最大增量。
本发明的其他特征将参照实施例详细描述。
图中
图1为本发明气体放电灯的纵向侧面图。
如图1所示，气体放电灯包括管状放电管1，由例如钙玻璃制成，该放电管封闭成包含有气态的、可电离填充物的放电空间3。放电管1的内表面带有发光层2。气态可电离的填充物可以为例如水银和氩。掺杂有施主/受主组合物的Ba(Ti1-XZrX)O3形成的耦合输入装置4彼此距离适当间隔地排列在放电空间3中放电管1的相对两侧。每个耦合输入装置4都连接有电流源5，如金属接头。一体制作的放电孔6用于抽空或填充放电导管1。当在耦合输入装置4上提供交流电压时，该装置4同时作为陶瓷板电容器，从而对灯的内表面进行充电。基本上以非线性增长对电容器进行充电，从而将灯点燃，同时使灯继续发光。用作耦合输入装置4的铁电材料必须符合下列要求具有较高的剩余极化强度值Pr和较高的介电常数εr，矩形的磁滞回线，高于灯工作温度的居里温度Tc，低于220V工作电压的矫顽场强度Ec。
掺杂有施主/受主组合物的Ba(Ti1-XZrX)O3具有所需的非线性特征。典型的受主掺杂物为Mn3+，Fe3+，Cr3+，Mg2+和Lu3+，将它们插入钙钛矿晶格的Ti4+和Zr4+点阵中。对于施主所用材料最好由位于Ti4+和Zr4+点阵中的Nb5+、W6+、Mo6+、Mo5+及位于Ba2+点阵中的Y3+、Dy3+、Er3+、Nd3+和Gd3+制成。最好使用下列组合物Mn3+和W6+(3∶1～2∶1)或者Yb3+和Nb5+(1.5∶1)或者Yb3+和Mo6+(2.5∶1)或者Mg2+和W6+(2.5∶1)或者Mn3+和Nb5+(1.5∶1～1∶1)或者Yb3+和W6+(2.5∶1)或者Mg2+和Nb5+(1.5∶1)或者Mn3+和Dy3+、Ho3+、Er3+、Gd3+、Nd3+、Y3+(1.5∶1～1∶1)。
表1Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中杂质的影响(∑杂质≌750ppm，T烧结＝1450℃，Ba/(Ti，Zr，掺杂物)＝0.9975)
陶瓷材料的特性受锆含量，阳离子之比以及制备时烧结温度，原材料的纯度和铁电材料的化学均匀性的影响。
纯BaTiO3陶瓷的矫顽场强度为Ec＞100V/mm。Ba(Ti1-XZrX)O3组合物混合晶体的矫顽场降至Ec＜100V/mm。
当加入BaZrO3时，纯BaTiO3中的铁电居里温度从Tc＝130℃按每原子百分比4℃下降。在锆含量为X＝0.09时，矫顽场强度Ec≈70V/mm，居里温度Tc约为90℃。
在钙钛矿中，主要是阳离子之间的比值影响其属性。在BaTiO3中，原子比Ba/Ti对陶瓷材料的可烧结性和介电特征有很大影响。例如在Ba/Ti≈1时，形成了带有高介电常数εr的细粒陶瓷。在组合物Ba(Ti0.91Zr0.09)O3的混合晶体中，当原子比略小于1时，介电常数Er随Ec或Tc增长。表2Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中原子比Ba/(Ti，Zr)的影响(∑杂质≌750ppm，T烧结＝1450℃)
在生产过程中的烧结温度，原材料的纯度，混合晶体Ba(Ti1-XZrX)O3的化学均匀性对介电常数εr，剩余极化强度Pr和磁滞回线的趋向起决定性影响。少量杂质或部分混合的原材料曾引至剩余极化强度Pr的实质下降，并使磁滞回线倾斜。
表3Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中，在居里温度Tc和矫顽场Ec时，原材料的纯度和烧结温度对介电常数εr的影响
权利要求
1.一种气体放电灯，包括由陶瓷材料制成的耦合输入装置(4)，其特征在于该耦合输入装置(4)由铁电陶瓷制成。
2.根据权利要求1的气体放电灯，其特征在于所述铁电陶瓷包括掺杂有施主/受主组合物的Ba(Ti1-XZrX)O3。
3.根据权利要求1或2的气体放电灯，其特征在于所述施主/受主组合物包括Mn3+和W6+或Yb3+和Nb5+或Yb3+和Mo6+或Mg2+和W6+或Mn3+和Nb5+或Yb3+和W6+或Mg2+和Nb5+或Mn3+和Dy3+、Ho3+、Er3+、Gd3+、Nd3+、Y3+。
4.根据权利要求1或2的气体放电灯，其特征在于所述铁电陶瓷中的锆含量为X＝0.09。
5.根据权利要求1或2的气体放电灯，其特征在于所述比值Ba/(Ti，Zr，杂质)在0.997-0.998之间的范围内。
全文摘要
本发明涉及气体放电灯,它包括由Ba(Ti
文档编号H01J61/067GK1272680SQ0011806
公开日2000年11月8日 申请日期2000年4月3日 优先权日1999年4月7日
发明者D·亨宁斯, O·斯太格曼 申请人:皇家菲利浦电子有限公司