專利名稱：用于陰極射線管的低功耗陰極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于陰極射線管的陰極結(jié)構(gòu)，更具體地涉及“低功耗”陰極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
用于使用氧化物陰極的陰極射線管的電子槍被適應(yīng)于低成本、“低功耗”系統(tǒng)，這種低消耗源于構(gòu)成電子槍的部件的新設(shè)計(jì)或源于部件組裝技術(shù)。根據(jù)目前工藝水平，通常對(duì)于三個(gè)陰極的大約4.5W至大約2.1W的值功率的降低需要引入更緊湊和熱優(yōu)化的系統(tǒng)。小燈絲和陰極的使用是獲得要求的低功率的要點(diǎn)，但仍不充分。為降低所述的消耗，熱損耗必須被降低，同時(shí)保持系統(tǒng)簡(jiǎn)單，以避免相比于標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的成本額外支出。
已經(jīng)開發(fā)了降低燈絲陰極結(jié)構(gòu)的熱損耗的許多技術(shù)。
第一個(gè)解決方案包括促進(jìn)在燈絲和陰極之間的熱傳遞，例如，通過改變陰極套管裙部的內(nèi)部吸收率。
為促進(jìn)在燈絲和陰極之間的熱傳遞，通過沉積或處理使陰極裙部的內(nèi)部變黑，以促進(jìn)由裙部的熱吸收，從而使兩個(gè)實(shí)體之間的輻射傳遞變得更有效。例如，這種方法被在美國專利US5543682中描述。
這個(gè)解決方案在促進(jìn)燈絲-陰極的傳遞是有效，但需要相當(dāng)復(fù)雜的制造過程，譬如蒸汽沉積，并且它的使用是昂貴的。
如在美國專利US4558254中所述的，第二個(gè)解決方案在于改變陰極套管裙部自身的形狀，通過賦予它S形狀并與減小在該區(qū)域的厚度相結(jié)合，增大了傳導(dǎo)路徑并縮短在陰極的熱區(qū)和其支撐件之間的傳導(dǎo)流的通道部分。
由后者美國專利提出的另一個(gè)解決方案在于通過使用具有幾個(gè)直徑(several diameter)的長(zhǎng)陰極向陰極的后部輻射來限制熱損耗對(duì)于制造尤其適用于電視的陰極射線管，所有這些解決方案是難于實(shí)施的并且是昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)單和低廉的系統(tǒng)，用于組裝電子槍的陰極，通過該系統(tǒng)，可以確保低功耗水平，優(yōu)選對(duì)于所有三個(gè)陰極低于2.25W。
為此，根據(jù)本發(fā)明的用于陰極射線管電子槍的陰極包括-陰極套管，在其一端開口而在其相對(duì)端被覆蓋有發(fā)射材料的蓋子封閉；-加熱燈絲，其設(shè)置在套管內(nèi)側(cè)并包括加熱元件和向所述套管的開口端延伸的兩個(gè)支腿；-第一陰極金屬環(huán)，其牢固連接至套管，并至少局部圍繞后者延伸-用于在電子槍中支撐陰極的裝置，以及其特征在于，該陰極包括在距第一陰極金屬環(huán)一定距離處、至少局部圍繞第一陰極金屬環(huán)的第二陰極金屬環(huán)，以使這兩個(gè)陰極金屬環(huán)在其一端處彼此連接。


根據(jù)下面說明和附圖，本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)將被更好的理解，其中圖1表示根據(jù)目前工藝水平的陰極射線管的電子槍部分的橫截面圖；圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明用于陰極射線管的陰極結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的雙陰極孔的等角透視圖。
具體實(shí)施例方式
用于陰極射線管的電子槍包括至少一個(gè)發(fā)射陰極，其被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生電子束來掃描熒光材料的屏幕，從而在后者的表面上產(chǎn)生圖像。
如圖1的橫截面圖所示，根據(jù)目前工藝水平的陰極1包括大致圓柱形管狀套管2，具有開口端3和由蓋子4封閉的端。熱發(fā)射材料層被沉積在蓋子上。套管的開口端通常是向外張開的，以便于加熱燈絲5的插入。燈絲10的加熱元件被集中在最接近發(fā)射蓋子的部分上，以降低為實(shí)現(xiàn)發(fā)射而供給的能量。由在套管2的向外張開部分的端部處的兩個(gè)支腿8、9給燈絲提供能量。燈絲的支腿被焊接至剛性帶，而剛性帶通過非導(dǎo)電部分牢固地連接至電子槍的構(gòu)件上，該非導(dǎo)電部分例如由玻璃制造。該陰極還包括金屬環(huán)6，該金屬環(huán)至少局部圍繞陰極套管并且通常通過焊接在陰極套管的底部來被牢固地連接至后者。金屬環(huán)6優(yōu)選由不銹鋼制造，例如不銹鋼305，一種具有良好熱慣性的廉價(jià)材料，而陰極套管由鎳-鉻合金制造，例如具有80％鎳和20％鉻；這兩部分被以小厚度制造、對(duì)于金屬環(huán)來說是以數(shù)百μm而對(duì)于套管來說是以50μm左右測(cè)量，這是為了避免熱損耗高，套管的低厚度減少套管重量，以便于在燈絲和陰極間的熱傳遞，并限制能量消耗。
再者，使用這種結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償了套管和金屬環(huán)的熱膨脹，避免了在陰極射線管工作時(shí)陰極向電極30的顯著的移動(dòng)。
傳統(tǒng)上連接至電子槍主體上的剛性支撐裝置20、21、22被用于保持陰極的發(fā)射表面距面對(duì)該表面設(shè)置的電極30一個(gè)額定距離。陰極金屬環(huán)通常在與被連接至套管端部的相對(duì)端部處包含肩部25，該肩部25被設(shè)計(jì)座落在支撐裝置上并通過焊接至后者上而被牢固連接。
另外，電子槍還包括被設(shè)計(jì)用來成形來自陰極的電子束的一連串電極31、32等。
這種結(jié)構(gòu)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的彩色陰極射線管的三個(gè)陰極來說具有大約2.3W至2.4W的消耗。使用模擬結(jié)果的詳細(xì)分析顯示了該結(jié)構(gòu)的各種元件對(duì)整個(gè)消耗的影響。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的陰極結(jié)構(gòu)包括燈絲5；陰極套管2；在其一端具有肩部25的大致圓筒形的直金屬環(huán)6；在其頂端125也具有肩部的第二大致圓筒形直金屬環(huán)106；剛性金屬環(huán)支撐件120被牢固地連接至第二金屬環(huán)106的外表面，該剛性金屬環(huán)支撐件120提供上述的陰極結(jié)構(gòu)和玻璃珠(glass bead)之間的連接，用于獲得電子槍的各種組成元件的最后并確定的位置。第一金屬環(huán)6的第二端100被牢固地連接至另一金屬環(huán)，例如通過在陰極套管的開口的、略微向外張開的端部處焊接。兩個(gè)金屬環(huán)6和106被同軸組裝在一起，并通過多個(gè)位于這兩部分的頂端肩部的焊點(diǎn)相對(duì)彼此定位，焊接在平坦的部分上被實(shí)施以便于承受支撐和延伸熱路徑。所述各肩部使這兩部分能夠被相對(duì)彼此快速和準(zhǔn)確地組裝。
兩個(gè)金屬環(huán)是彼此同軸的，并且面對(duì)的表面彼此保持一定距離，這兩個(gè)金屬環(huán)僅在其具有肩部的端部處彼此連接。
圖3是圖解說明根據(jù)發(fā)明的雙金屬環(huán)系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)的透視圖。
與由圖1圖解說明的包括單一金屬環(huán)的目前工藝水平相比較，根據(jù)本發(fā)明的金屬環(huán)系統(tǒng)增加了在將陰極套管(2)固定至金屬環(huán)上的焊點(diǎn)100和其中陰極安裝在電子槍中的支撐裝置120上的區(qū)域之間的傳導(dǎo)路徑的長(zhǎng)度。通過增加陰極套管和支撐裝置之間的熱鏈接的長(zhǎng)度，這種結(jié)構(gòu)增加了在所述陰極套管和所述裝置間的溫度梯度，因此通過熱傳導(dǎo)降低了損耗，從而縮短陰極接通時(shí)間，同時(shí)降低其消耗。
與單一金屬環(huán)結(jié)構(gòu)相比，經(jīng)驗(yàn)顯示，為了在電消耗上獲得顯著效果，第二、外金屬環(huán)106應(yīng)縱向延伸，以在這個(gè)方向上覆蓋第一金屬環(huán)6的長(zhǎng)度的至少50％。
在從上面得出的本發(fā)明另一實(shí)施例中，內(nèi)金屬環(huán)6經(jīng)過拋光處理，優(yōu)選在兩側(cè)上經(jīng)過拋光處理，以使后者具有反射表面性能。注意的是，根據(jù)熱的觀點(diǎn)來看，給定相同溫度和面積，表面性能是以低粗糙度為特征的拋光表面比具有高粗糙度的表面發(fā)射更少熱通量。同樣地，給定相同溫度和面積，從任意源接收的熱通量的拋光表面相比于具有高粗糙度的表面，對(duì)熱通量吸收性較差，因?yàn)樗邮盏娜肷渫康囊徊糠直槐砻娣瓷洳⑾⒃卩徑沫h(huán)境中。
因此，由陰極第一金屬環(huán)6的內(nèi)表面發(fā)射的輻射通量大多數(shù)被反射向陰極套管；面對(duì)第二金屬環(huán)的所述金屬環(huán)6的外表面也被有利地拋光，這限制了向第二金屬環(huán)106的熱發(fā)射，并因此降低了向后者的輻射損耗。
可以機(jī)械或電化學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)金屬環(huán)拋光。
例如，金屬環(huán)6和106由305型不銹鋼制造，因其低廉，該不銹鋼是廣泛使用的合金。其厚度分別是金屬環(huán)6為100μm而金屬環(huán)106為122μm，該厚度為組裝操作賦予足夠的剛性，以及適應(yīng)于該部件由人來操縱的各種步驟。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的包括雙金屬環(huán)6和106的陰極，在最里面的金屬環(huán)6具有拋光表面的情況下，對(duì)功率損失的研究給出下面分析

因此，可將三個(gè)陰極的消耗降低到總共2.1W的要求水平，這是通過使用雙金屬環(huán)來代替根據(jù)目前工藝水平的單一金屬環(huán)，而無需改變電子槍的部件結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。
上述實(shí)施例不是限制性的。由于金屬環(huán)的形狀必須適用于它們所插入的電子槍的結(jié)構(gòu)，例如，它們的形狀可不同于直圓筒形狀。
權(quán)利要求
1.一種用于陰極射線管電子槍的陰極，包括-陰極套管(2)，在其一端(3)開口而在其相對(duì)端被覆蓋有發(fā)射材料的蓋子(4)封閉；-加熱燈絲(5)，其位于套管內(nèi)側(cè)并包括加熱元件(10)和延伸向所述套管的開口端的兩個(gè)支腿(8、9)；-第一陰極金屬環(huán)(6)，其牢固連接至套管上，至少部分圍繞后者延伸；-在電子槍中支撐陰極的剛性裝置(20、22)；其特征在于，該陰極包括在距第一陰極金屬環(huán)一定距離處、至少部分圍繞第一陰極金屬環(huán)的第二陰極金屬環(huán)(106)，使得兩個(gè)金屬環(huán)在它們的一端彼此牢固連接。
2.如前面權(quán)利要求所述的陰極，其特征在于，金屬環(huán)包括帶有肩部的端部(25、125)。
3.如前面權(quán)利要求所述的陰極，其特征在于，金屬環(huán)在其肩部(25、125)處彼此被牢固連接。
4.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，兩個(gè)金屬環(huán)在形狀上大致是圓筒形。
5.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，第二金屬環(huán)縱向覆蓋第一金屬環(huán)長(zhǎng)度的至少一半。
6.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，兩個(gè)金屬環(huán)在它們最接近陰極的端部處彼此牢固連接。
7.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，兩個(gè)金屬環(huán)(6)、(106)由不銹鋼制造。
8.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，位于面對(duì)第二金屬環(huán)(106)的第一金屬環(huán)(6)的外表面被拋光。
9.如前面權(quán)利要求所述的陰極，其特征在于，位于面對(duì)加熱燈絲(5)的第一金屬環(huán)(6)的內(nèi)表面被拋光。
10.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，該陰極是氧化物陰極型。
11.如權(quán)利要求1所述的陰極，其特征在于，支撐裝置(20、22)在第二金屬環(huán)外表面處牢固連接至陰極結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于陰極射線管的陰極結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)分離部件(6、106)形式的金屬環(huán)，這兩個(gè)部件定位成其中一個(gè)部件(106)在縱軸方向上至少部分地覆蓋第二部件。該兩部件在帶肩部的端部(125)處彼此連接。這種結(jié)構(gòu)降低陰極的熱損耗，并降低其工作期間的功耗。
文檔編號(hào)H01J1/20GK1713332SQ200510078920
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者克里斯琴·加爾米基, 米歇爾·蒂蘭特, 佛朗科伊斯·菲切特, 菲利普·曾德, 杰勒德·普勞登 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司