专利名称：低压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及配置有透辐射的放电容器的低压放电灯，该放电容器以密封方式封闭一含可电离的填充物的放电空间，在放电空间中设置有电极，在该电极之间延伸放电通道，同时电极中的至少一根电极包括金属和陶瓷材料的烧结混合物，混合物中金属的含量低于陶瓷的含量。
由德国专利529392可知这种灯。该已知的灯具有由如钨或钼之类的金属与如碱金属、碱土元素或稀土元素的氧化物或硅化物之类的陶瓷材料的混合物烧结的电极，与陶瓷材料的含量相比，金属的含量低。使用这种电极具有可施加高电流密度的优点，因此，如果需要，可使电极相对较细。对于具有相对较窄的放电容器的灯来说，这是特别重要的。
在急剧的温度变化时陶瓷材料相对易于破裂。由于接通放电灯而会在电极上产生这种温度改变。假如在陶瓷材料中以足够连续的分布结构加入金属，则由于相对有韧性的金属的存在因而能明显增加对这种温度变化的耐受性。但是，随着金属的所占体积比的减小，金属的连续性下降。
本发明的目的在于提供一种在公开文本中所述的灯，该灯的电极具有用较低含量的金属来产生对温度变化具有相对高的耐受性的结构。
按照本发明的灯的特征在于烧结混合物除包括具有模态直径(modaldiameters)D1的较小陶瓷微粒之外还包括具有模态直径D2的较大陶瓷微粒，D2/D1的比值至少为3，而与较大陶瓷微粒的所占体积比相比，较小陶瓷微粒所占体积比小。术语“模态直径”应理解为微粒尺寸分布具有最大值时的直径。在本发明的灯中，由于在较大陶瓷微粒之间的空间填充有较小的陶瓷微粒，所以较小和较大陶瓷微粒一起构成比较致密的堆积。尽管如此，用相对少的金属也可在较小和较大陶瓷微粒之间所存在的空间形成足够连续的网络。通过线性截取方法(linear intercept method)来确定模态直径D1和D2。在该方法中，每段都由微粒的周长所确定并取决于在跨过烧结混合物的横截面的普通(随机)线(line)，各直段的长度分布在所说横截面的显微图像中测定。然后由这样获得的长度分布来计算模态直径D1和D2。
陶瓷微粒最好由具有低功函数的材料组成。适合的例如如BaO和SrO之类的钡和锶化合物。最好用具有一种或多种含Ta、Ti、Zr系列的金属，例如Ba4Ta2O9、BaTiO3、Ba2TiO4BaZrO3、SrTiO3、SrZrO3、Ba0.5Sr0.5TiO3、Ba0.5Sr0.5ZrO3和/或用一种或多种稀土元素(Sc、Y、La和镧系)，例如BaCeO3之类的Ba和/或Sr的氧化物混合得到希望的化合物。这种化合物不或几乎不与大气成份反应，这简化了灯的制造。在烧结电极中所用的金属最好在电极所能达到的工作温度下具有相对低的蒸汽压。非常适合的是如W、Mo、Re和Ta。还能适用的有相对昂贵的金属Os、Ru和Ir。如Ni和Fe之类的金属也可用于仅仅包含稀有气体的可离子化的填充物的灯中。
较易制造的本发明的灯的实施例的特征在于较小陶瓷微粒的模态直径D1和较大陶瓷微粒的模态直径D2分别在5-10μm之间和20-70μm之间。该实施例具有另外的优点，在相对细的电极例如在0.5mm的数量级的电极时，电和热传导的重复性较大。由于较大陶瓷微粒的模态直径相对于电极直径较小，因此由较大微粒占据横向表面区域部分，因而电和热的传导显示较小的分散。
最好，从具有约相同或小于较小陶瓷微粒尺寸的金属微粒着手电极制造。原材料为例如具有0.5-1.5μm模态直径的金属微粒粉末。金属微粒可在绕结电极中被熔融在一起。
本发明低压放电灯的最佳实施例的特征在于用金属所占体积比除较小陶瓷微粒所占的体积比，其商在1-4之间，用较小陶瓷微粒和金属所占的共同体积比除较大陶瓷微粒所占的体积比，其商在2-10之间。该实施例具有由于使用绝缘陶瓷材料而使电极有足够的电传导性，同时热传导性还较低的优点。相对低的热传导性有利于在具有较低热损失的热发射情况下获得足够高的电极尖端的温度。
本发明的又一低压放电灯的最佳实施例的特征在于由例如掺钡钛或锶钛(例如掺有稀土元素)之类的半导体陶瓷材料制成较小的陶瓷微粒。这样提供了降低混合物中金属含量的可能，从而进一步增加电极的热阻抗同时其电阻可至少保持基本上不变。
混合物的较小和较大陶瓷微粒最好具有几乎相同的膨胀系数。这能提高电极的温度阻抗。本发明低压放电灯的最佳实施例的特征在于基本上由相同的材料制成较小和较大的陶瓷微粒。
本发明的低压放电灯的最佳实施例的特征在于电极的端部固定在金属管的端部。最好用焊接方法将电极固定在金属管上。从而在电极和金属管之间获得可靠的电和机械连接。或者，例如将电极的端部夹持在金属管的端部。电极和金属管组件可容易地装配在放电容器中。
例如金属管被熔接或焊接在从放电容器穿出到外部并用作供电导体的金属管针的另一端。通过与放电容器连为一体的排气管对放电容器进行排气和填充。然后通过熔烧来封口。
并且，金属管也可延伸到放电容器的外部。将其作为供电导体。当金属管配置在放电空间的开口处时较好，这样在制造过程中就能将其用作排气管。金属管上的这种开口可获得，例如，在电极和金属管之间的周围部分上的缺口。用玻璃可在远离电极端封闭该金属管。或者，例如通过在其端口的熔烧来封闭管子。
在又一实施例中，例如，将电极烧结到穿过放电容器壁的金属管针上。
下面，将参照附图详细说明本发明的低压放电灯的这些和其它的方面，其中
图1概括地示出第一实施例。
图2示出沿图1中的II-II线所作的更详细的剖视图。
图3和4分别示出第2和第3实施例。
图1中所示的低压放电灯配置有其内直径为5mm的管形放电容器10，该放电容器10配置有在其内表面上的发光层11，并以气密形式包围着一放电空间12，所说的空间包括可电离的填充物，此处为水银和氩。由可透过在发光层11上产生的可见辐射的石灰玻璃构成放电容器10。在该放电空间12中设置有直径0.5mm、长10mm的电极20a、20b。用在延伸至放电容器10外部的金属管30a、30b的端部32a、32b上的镍31b(参见图2中的点)，焊接各电极20a，20b的端部21a、21b。金属管30a、30b用作供电导体。金属管30a、30b中之一配置有在放电空间12中的开口34b。远离电极20a、20b的各金属管30a、30b的端部33a、33b用玻璃35a、35b封闭。电极20a、20b由陶瓷材料22、24和金属23的混合物烧结而成，在陶瓷微粒22、24之间的金属23以黑色表示，该金属的比例相对较少。在所示实施例中，金属所占体积比为3％。烧结混合物包括具有7μm模态直径的较小微粒22和具有50μm的较大模态直径D2的较大陶瓷微粒24。D2/D1的比值为7.1，即至少为3。由线性截取方法确定直径D1和D2。为比按实际尺寸绘制的图更清楚，所以在附图中较大地示出微粒22、24。较小的陶瓷微粒22所占体积比为9％，即与较大陶瓷微粒24所占体积比88％相比小。
用金属所占体积比(3％)除较小陶瓷微粒所占体积比(9％)等于3，并且在所说的1-4之间。用较小陶瓷微粒和金属所占的共同体积比(9％＋3％)除较大陶瓷微粒所占的体积比(88％)，其商为7.3，并位于2-10之间。
混合物中的较小和较大陶瓷微粒22、24都为Y-型掺杂的半导体BaTiO3。钨用作金属23。
如下所述来获得电极20a、20b。以预定比例混合W粉末(模态微粒直径1μm)与BaTiO3粉末(模态微粒直径分别为1μm和50μm)。(用沉积法确定粉末的模态微粒直径)。然后连续地压缩该混合物，接着在还原性的N2/H2气氛下加热一定时间。在此步骤中，一部分1μm模态微粒直径的BaTiO3粉末生长在一起，从而形成具有7μm模态直径的微粒。通过锯的方法得到的材料来制备电极。另一方面，用粘合剂也可混合所说的粉末，然后依次进行挤压，去除粘合剂的焙烧和在还原性的N2/H2气氛下加热。将这样获得的棒锯为作电极用的预定长度的几段。较大陶瓷微粒的高孔隙度的贡献在于降低了热传导性，这对于电极工作是有利的。
例如通过较细微粒粉末的预烧，也可获得较大的陶瓷微粒。
图3中，相应于图1或图2的部件具有大于100的参考标号。在图3所示本发明的灯的实施例中，各电极120a、120b的端部121a、121b夹持在金属管130a、130b的端部132a、132b中。通过将金属管针136a、136b焊接在各金属管130a、130b的另一相对的封闭端133a、133b上来固定该金属管针。金属管针136a、136b穿过放电容器110的壁冒出至外部并用作供电导体。通过构成一体的排气管113对放电容器110抽气并填充。然后对排气管113进行封口处理。
图4中，相应于图1或图2的部件具有大于200的参考标号。相应于图3的部件具有大于100的参考标号。图4示出本发明灯的实施例，通过将各电极220a、220b烧结到穿过放电容器210至外部的金属管针236a、236b上来进行固定。
权利要求
1 一种低压放电灯，配置有透辐射的放电容器(10)，该放电容器以密封方式封闭一含可电离的填充物的放电空间(12)，在放电空间(12)中还设置有电极(20a，20b)，在该电极之间延伸放电通道，同时至少在电极(20a，20b)中之一包括金属(23)和陶瓷材料(22，24)的烧结混合物，相对于陶瓷材料(22，24)的含量，混合物中金属(23)的含量低，其特征在于烧结混合物除包括具有模态直径D1的较小陶瓷微粒(22)之外还包括具有模态直径D2的较大陶瓷微粒(24)，D2/D1的比值至少为3，而与较大陶瓷微粒(24)所占体积比相比，较小陶瓷微粒(22)所占的体积比小。
2 根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于较小陶瓷微粒(22)的模态直径D1和较大陶瓷微粒(24)的模态直径D2分别在5-10μm之间和20-70μm之间。
3 根据权利要求1或2所述的低压放电灯，其特征在于用金属(23)所占体积比除较小陶瓷微粒(22)的所占体积比，其商在1-4之间，用较小陶瓷微粒(22)和金属(23)所占的共同体积比除较大陶瓷微粒(24)所占的体积比其商在2-10之间。
4 根据权利要求1、2或3所述的低压放电灯，其特征在于由半导体陶瓷材料制成较小的陶瓷微粒(22)。
5 根据权利要求1、2、3或4所述的低压放电灯，其特征在于由与较小陶瓷微粒(22)相同的材料制成较大的陶瓷微粒(24)。
6 根据上述权利要求中任一项所述的低压放电灯，其特征在于各电极(20a，20b)的端部(21a，21b)固定在金属管(30a，30b)的端部(32a，32b)。
7 根据权利要求6所述的低压放电灯，其特征在于金属管(30a，30b)延伸至放电容器(10)的外部。
8 根据权利要求7所述的低压放电灯，其特征在于金属管(30b)配置有在放电空间(12)中的开口(34b)。
全文摘要
本发明的低压放电灯配置有放电容器(10)，该放电容器以密封方式包围一含可电离的填充物的放电空间(12)，在放电空间(12)中还设置有电极(20a，20b)，在该电极之间延伸放电通道，同时至少在电极(20a，20b)中之一包括金属(23)和陶瓷材料(22，24)的烧结混合物，相对于陶瓷材料(22，24)的含量，混合物中金属(23)的含量低，其特征在于烧结混合物除包括具有模态直径D1的较小陶瓷微粒(22)之外还包括具有模态直径D2的较大陶瓷微粒(24)，D2/D1的比值至少为3，而与较大陶瓷微粒(24)所占体积比相比，较小的陶瓷微粒(22)所占体积比小。在本发明的灯中，尽管金属微粒具有小的体积比，但电极(20a，20b)具有抵抗温度变化的较高阻抗。
文档编号H01J61/06GK1142281SQ95191814
公开日1997年2月5日 申请日期1995年10月25日 优先权日1994年11月8日
发明者C·H·L·怀腾斯, D·亨宁斯 申请人:菲利浦电子有限公司