專利名稱：具有包含陶瓷材料的電極的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置的領(lǐng)域，特別是熒光燈的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了滿足對于具有更嚴(yán)格壽命規(guī)范的熒光燈的日益增長的需求，人們石開究
了基于復(fù)合陶瓷氧化物結(jié)構(gòu)(例如鉭酸鋇(Bai.xCax) 6.yTa20 _y，其中0々<1以 及y〈6)的發(fā)射體。Delrieu等人已經(jīng)在20世紀(jì)50年代在US2677623中描述了 類似的化合物。得益于其陶瓷結(jié)構(gòu)，這些化合物在防濺射和防潮的穩(wěn)健性方面 與二元氧化物材料相比是有優(yōu)勢的。
就最后一個(gè)性質(zhì)而言，可以使得在燈外的更加可控的加工具有更好的壽命 性能。令人遺憾的是，該加強(qiáng)的穩(wěn)健性伴隨著減少堿土金屬(電子發(fā)射種類， 特別是鋇)的傳送并且因此減少電子劃寸率。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種具有改進(jìn)的發(fā)射材料的發(fā)光裝置，其使 發(fā)光裝置能夠具有高發(fā)射以及改進(jìn)的壽命性能。
該目標(biāo)由一種發(fā)光裝置，特別是一種熒光燈實(shí)現(xiàn)，該發(fā)光裝置包括包含陶 瓷材料的電極，所述陶瓷材料基本上由選自(M1) 6—yM Ou—y的組的材料制成， 其中M'選自包含堿土金屬或其混合物的組，其中M"選自包含Ta、 Nb或其混 合物的組，并且y^0以及《6，其與至少一種還原化合物和/或在加工和/或燈運(yùn) 行期間分解成一種或多種還原化合物的至少一種前驅(qū)化合物相接觸。
因此，提供一種發(fā)光裝置，其包括包含陶瓷材料的電極，所述陶瓷材料基 本上由選自(M)6-yMD20 —y的組的材料制成，其中!^選自包含^±金屬或其 混合物的組，其中N^選自包含Ta、 Nb或其混合物的組，并且y》0以及《6或 其混合物，其與至少一種還原化合物和/或在加工和/或燈運(yùn)行期間懶￥成一種或 多種還原化合物的至少一種前驅(qū)化合物相接觸。
特別地，發(fā)光裝置是一種熒光燈。，地，y》0.5且《5，更,地》1且 《4，進(jìn)一步更優(yōu)選地》2且《3，并且最ttJt地》2.4且《2.8。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，低電子^f摔的問題是由例如鋇的適用金屬的低傳送弓胞的，
其伴隨著氧的釋放并且因此伴隨著水銀的消耗，所述問題可以通過使用本發(fā)明 中列出的還原元素而減輕。
在本發(fā)明意義下，還原化合物特另提一種具有比鎢的電負(fù)性低的化合物。
在本發(fā)明中使用的還原化合物i^地依據(jù)給定的應(yīng)用來選擇。然而，已經(jīng)
證實(shí)，下列特征對于大多數(shù)應(yīng)用和本發(fā)明中的實(shí)施例而言具有優(yōu)點(diǎn)
在燈運(yùn)行期間反應(yīng)性應(yīng)該與原子堿土金屬的 ttr送(損失)鵬是平衡的，
即其應(yīng)該是足夠低的以避免在發(fā)射做燈加工期間過早氧化以及避免堿土金屬的 過量釋放和形成穩(wěn)定化合物。
作為還原反應(yīng)的結(jié)果而形成的化合物不應(yīng)該與大量的堿土金屬鍵合，并且 優(yōu)選地這些化合物不應(yīng)該減少電子發(fā)射率。
為了提供所述最后一個(gè)性質(zhì)，生成烚的絕對值應(yīng)該足夠低翁和'i^活能量應(yīng) 該足夠高并且不應(yīng)該產(chǎn)生對于電子發(fā)射率的顯著中毒效應(yīng)。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用依據(jù)本發(fā)明的還原化合物和/或前驅(qū)化合物，不僅在燈運(yùn) 行期間使釋放的氧鍵合，而且令人驚訝的是通過與陶瓷材料中包含的氧反應(yīng)， 還原化合物和/或前驅(qū)化合物也用來"破裂"，即分解陶瓷材料。這開啟了控制陶 瓷材料的反艦度的可能性，因?yàn)橥ㄟ^管理陶瓷材料和/或還原化合物和/或前驅(qū) 化合物的性質(zhì)也可以改進(jìn)發(fā)光裝置的性能。
令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的還原化合物與像鈮酸鹽和/或鉭Hik
的發(fā)射體的結(jié)合使用展示出了進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即由于氧空缺的增加，堿土金屬 在晶體中的遷移率額外增加并且得到的鈮酸鹽和/或鉭Mfe狀態(tài)顯示出提高的電 子發(fā)射能力。
在本發(fā)明意義下，術(shù)語"使接觸"特別地表示陶瓷材料和還原化合物(一 個(gè)或多個(gè))和/或前驅(qū)化合物(一個(gè)或多個(gè))位于彼此的最終鄰近位置，因此它
們之間的反應(yīng)是可能的，禾n/或它們處于互相朝向的位置以便在燈運(yùn)行期間至少
輸送機(jī)制可以使這樣的反應(yīng)發(fā)生。
在本發(fā)明意義下，術(shù)語"基本上由...制成"表示格％ (重量百分比)含量
》90，優(yōu)選地》95,更優(yōu)選地》98，最1腿地》99且《100。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，M31混合和/或涂敷電極和/或陶瓷材料使得陶瓷
材料接觸還原化合物和/或前驅(qū)化合物。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠確保還原和/或前驅(qū)化合 物與陶瓷材料之間的緊密接觸。優(yōu)選地，還原化合物和/或前驅(qū)化合物以涂敷的 方式提供。
依據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例，涂敷的厚度d》0，05 o V且《10。' V，其中 o是值為每mm2電極表面積0.1 p mol的系數(shù)以及V是還原劑的摩爾體積V。
雌地，涂敷的厚度d》0,1 o V且《5 o V，更{腿地，涂敷的厚度d >0,2 o V且《2 o V以及最雌地涂敷的厚度d鴻5 o V且《1,5 o V。
依據(jù)本發(fā)明的伏選實(shí)施例，涂敷的厚度d^0.1um且《8"m，優(yōu)選地>0.2 um且《6"m，更it^地》0.4um且《4um，以及最ifc^地X).6um且《2 y m。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，M以這種方式調(diào)整涂敷的厚度，發(fā)光裝置的壽命能夠進(jìn)一 步提高并且可以獲得發(fā)光裝置的更加可控的性能。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還原化合物和/或前驅(qū)化合物作為宏觀結(jié)構(gòu)而提 供。本發(fā)明意義下的宏觀結(jié)構(gòu)意味著，還原和/或前驅(qū)化合物以至少在一維上具
有^0.1mm的尺寸或長度的結(jié)構(gòu)的方式在發(fā)光裝置內(nèi)提供。這樣一來，陶瓷材 科通過燈內(nèi)的遷移反應(yīng)(transport reaction)產(chǎn)生還原。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整宏觀結(jié) 構(gòu)的尺寸和/或位置，即充分暴露在等離子中，控制還原化合物和/或前驅(qū)化合物 和陶瓷材料之間的反應(yīng)是可能的。
依據(jù)本發(fā)明的j尤選實(shí)施例，還原化合物和/或前驅(qū)化合物以微粒的形式提 供。這也使還原化合物和/或前驅(qū)化合物和陶瓷材料之間的反應(yīng)能夠控制。
依據(jù)本發(fā)明的1腿實(shí)施例，在還原化合物和/或M:前驅(qū)化合物的分解所釋
放的化合物之間的反應(yīng)速度設(shè)定成以》0.1且《0.01ug/h的3Iit還原陶瓷化合 物中的堿土金屬。
這個(gè)反應(yīng)速度被證實(shí)是用來獲得燈的改進(jìn)性能，尤其是關(guān)于燈的壽命的改 進(jìn)的合適的速度。
可以ilil提供上述的還原化合物來控制并且可以ilil監(jiān)測燈的壽命來測量 該反/^il度。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在加工和/或燈運(yùn)行期間分解成一個(gè)或多個(gè)還原 化合物的前驅(qū)化合物，進(jìn)一步僅僅分解成容易分解和/或具有低功函數(shù)的物質(zhì)。 這確保了不會通過前驅(qū)化合物的分解釋放有害的成分。除了期望的還原化合物 的釋放之外，僅釋放無害的副產(chǎn)品。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還原化合物和/或前驅(qū)化合物包含選自包含Mg、
Sc、 Y、 La、稀土金屬、Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Ni、 B、 Al、 Si及其混合物
的組中的金屬材料。這些材料表現(xiàn)為最適合本發(fā)明的材料。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前驅(qū)化合物包含作為氫化物的至少一種金屬化 合物。
這樣的前驅(qū)化合物將在加工和/或燈運(yùn)行期間分解，因此釋方娃屬化合物， 該金屬化合物然后用作還原化合物。
依據(jù)4腿實(shí)施例，還原化合物和減由前驅(qū)化合物的分解所釋放的化合物的 電負(fù)性是0.7《)c《2.5。如上所述，這表現(xiàn)為用于獲得最佳反 度的最佳電負(fù) 性范圍。電負(fù)性更4，地是l.l《x《2.2，最4，地是1.3^x^2.0。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還原化合物和/或在前驅(qū)化合物的粒徑是》0.1 n m到《200 u m。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在將粒徑設(shè)定在這些余量之間，發(fā)光裝置的整體性能可以獲 得顯著改進(jìn)。優(yōu)選地，還原化合物的粒徑是》0.5"m到《150ixm，更優(yōu)選地是 》2.0pm到《100um。
可以相信，所描述的選擇還原化合物和/或前驅(qū)化合物的粒徑的改進(jìn)之處 是，這個(gè)/這些化合物和陶瓷材料之間的反應(yīng)將按照最佳的反,度發(fā)生。4OT 具有更小粒徑的粉末導(dǎo)致還原化合物和/或前驅(qū)化合物的"燒毀"，而太高的粒徑 導(dǎo)致太慢的反應(yīng)，因此阻礙還原化合物和/或前驅(qū)化合物按照期望進(jìn)行反應(yīng)。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)整的粒徑cU由4^1順o (d' x2'3)限定，d 是粒徑，以及x是還原化合物和/或通過前驅(qū)化合物的分解所釋放的化合物的電
負(fù)性，其》0,2且《2.5。
發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，通過以這種方式設(shè)定調(diào)整的粒徑，甚至可以獲得還原 化合物和/或前驅(qū)化合物和陶瓷材料的更加改進(jìn)的反頓度。1爐地，cW是》0.5 且《2，更優(yōu)選地>1且《1.8。
依據(jù)本發(fā)明的t)t選實(shí)施例，陶瓷材料是(MYxCax) 6-yMm20 —y，其中M1 選自包含除鈣以外的堿土金屬或其混合物的組，其中N^選自包含Ta、 Nb或其 混合物的組，x》0且《1并且y》0且《6。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，以該優(yōu)選實(shí)施例的給定余量中的鈣含量，在煅傲燒結(jié)/烘烤后 形成了驚人穩(wěn)定的化合物，其顯著減少了缺陷的數(shù)量并且?guī)缀醪粫a(chǎn)生任何結(jié) 塊。4繼地，y》0,05且《5,5，更tti^地5 l且《5。 4t^地，xX),l且《0,8，
更tmt也》0,15且《0,4并且最ite地》0,2且《0,3。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，陶瓷材料是(Ba.xCax) 6^Ta2(Vy，其中y》0 且《6并且x》0且《1。優(yōu)選地，y》0,5且《5，更^&地》1且《4,進(jìn)一步更 4m地^2且《3并且最^i^地》2,4且《2,8。 4腿地，x》0,01且《0,8，更優(yōu) 選地》0,05且《0,4并且最j，地》0,1且《0,3。
這也表現(xiàn)為適合在本發(fā)明中使用的材料。
依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置可以使用在多種系統(tǒng)和/，用上，以下是其中的一
個(gè)或多個(gè)家庭應(yīng)用系統(tǒng)、店鋪照明系統(tǒng)、家用照明系統(tǒng)、重點(diǎn)照明系統(tǒng)、點(diǎn)
光源照明系統(tǒng)、劇場照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、自照明顯示系統(tǒng)、
像素化(pixilated)顯示系統(tǒng)、分段顯示系統(tǒng)，警示標(biāo)記系統(tǒng)、醫(yī)用照明應(yīng)用系 統(tǒng)、指示標(biāo)記系統(tǒng)、背光系統(tǒng)、裝璜照明系統(tǒng)、便攜系統(tǒng)、汽車應(yīng)用。
前述部件以及權(quán)利要求中的部件和在所描述的實(shí)施例中依據(jù)本發(fā)明使用的 部件不會受制于有關(guān)其尺寸、糊犬、材料選擇以及技術(shù)概念的任何特殊的例外， 因此可以毫無限制地使用相關(guān)領(lǐng)域公知的選擇標(biāo)準(zhǔn)。
在從屬權(quán)利要求、附圖和以下對各自的附圖和實(shí)例的描述中公開了本發(fā)明 的目的的附加細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)，所述實(shí)例一以示范的形式一示出依據(jù)本發(fā)明 的發(fā)光裝置的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。


圖1示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光燈形式的發(fā)光裝置的部分分段的側(cè)視圖。
圖2示出在發(fā)明實(shí)例I和比較實(shí)例I的燈中形成常規(guī)的、環(huán)狀黑斑的燈的 (百分比)數(shù)量的圖表。
圖1示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光燈1形式的發(fā)光裝置的部分分段的側(cè)視 圖。燈包含外殼IO，其可以涂敷熒光粉涂層20。電極桿30密封外殼的端部， 其包含喇叭口 (flare) 40和夾緊密封件50，兩個(gè)引線60和70穿過其延伸。它 還包括排氣管80。燈1還包括兩個(gè)電極線圈100。這些線圈有磁心，其^it地 由鎢制成并且其還依據(jù)本發(fā)明設(shè)置了如上所述的陶瓷材料和還原化合物和/或前 驅(qū)化合物。優(yōu)選地，電極線圈100涂敷有陶瓷材料和還原化合物和/或前驅(qū)化合 物。然而，還原和/或前驅(qū)化合物還可以如上所述以宏觀結(jié)構(gòu)的形式和減作為微 粒來提供。
依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置一以僅僅是示范性的形式一進(jìn)一步由以下實(shí)例示
出..
實(shí)例I
如圖1所示的發(fā)光裝置作為發(fā)明實(shí)例1 。涂敷熒光粉的燈管在6 Q電極之間 具有10mm的直徑和42cm的長度。除了水銀之外，還填充有5毫巴的氬作為 緩沖氣體。Philips HF-Matchbox HF-M 118 PLC/PLT SH用作電源。在高真空涂 敷單元中，鈦層疊加在鴿線圈上，所述鈦層作為還原元件。然后ffiil使用陶瓷 材料在所采用的粘合劑硝酸纖維素和溶解的乙酸丁酯的混合物中的懸浮液來浸 涂線圈。陶瓷材料包含Ba5,4Cao,6Ta20u。
比較實(shí)例I
除了沒有使用Ti層之外，比較實(shí)例I以與實(shí)例I相同的方式給出。 依據(jù)實(shí)例I和比較實(shí)例I的發(fā)光裝置因而以連續(xù)的方式運(yùn)行并且測量顯示
環(huán)狀結(jié)構(gòu)形式的黑斑的燈的數(shù)量。這些斑由燈表面上氧化水銀的分解而產(chǎn)生并
且與燈的維護(hù)有關(guān)。
圖2示出在發(fā)明實(shí)例I和比較實(shí)例I的燈中形成常規(guī)的、環(huán)狀黑斑的燈的 (百分比)數(shù)量的圖表。必須注意的是，出于更好的可見性，時(shí)間坐標(biāo)是對數(shù)的。
觀糧連續(xù)運(yùn)行期間發(fā)明的和比較的實(shí)例的黑斑隨時(shí)間的形成。然后如圖2 所示，記錄下相對于連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的顯示出這些黑斑的燈的百分比。
在圖表中可以清楚的看到，在發(fā)明實(shí)例中，黑斑的形成明顯延遲。而且， 雖然在比較實(shí)例中，100。/。的燈出現(xiàn)黑斑，但是甚至在大約連續(xù)運(yùn)行3000小時(shí) 之后依據(jù)本實(shí)例的一些燈根本沒有出現(xiàn)斑。
權(quán)利要求
1、發(fā)光裝置，特別是一種熒光燈，其包括一個(gè)電極，電極包含陶瓷材料，所述陶瓷材料基本上由選自(MI)6-yMII2O11-y的組的材料制成，其中MI選自包含堿土金屬或其混合物的組，其中MII選自包含Ta、Nb或其混合物的組，并且y≥0且≤6，或其混合物，其與至少一種還原化合物和/或在加工和/或燈運(yùn)行期間分解成一種或多種還原化合物的至少一種前驅(qū)化合物相接觸。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中通過混合和/或涂敷該電極使得該 陶瓷材料與該還原化合物相接觸，和/或該還原化合物和/或前驅(qū)化合物作為宏觀 結(jié)構(gòu)和/或作為微粒而被提供。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光裝置，其中該還原化合物和/或前驅(qū)化合 物包括選自包含Mg、 Sc、 Y、 La、稀土金屬、Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Ni、 B、 Al、 Si及其混合物的組的金屬材料。
4、 如權(quán)利要求1至3任一所述的發(fā)光裝置，其中該還原化合物和/或M 該前驅(qū)化合物的分解所釋放的化合物的電負(fù)性是0.7《x《2.5。
5、 如權(quán)利要求l至4任一所述的發(fā)光裝置，其中在該還原化合物和/或通 過該前驅(qū)化合物的分解所釋放的化合物之間的反應(yīng)速度設(shè)定成以》0.1且《0.01"g/h的速度還原該陶瓷化合物中的堿土金屬。
6、 如權(quán)利要求1至5任一所述的發(fā)光裝置，其中該還原化合物和/或前驅(qū) 化合物的粒徑是X).l um且《100 " m和/或調(diào)整粒徑4d，其由cU—ogu) (d'x")限定，d是粒徑，以及該還原化合物和/或通過該前驅(qū)化合物的分解所釋放 的化合物的電負(fù)性x是>0.2且《2.5。
7、 如權(quán)利要求1至6任一所述的一種發(fā)光裝置，其中涂敷的厚度^0,7。
V到《l，3o' V，其中c7是值為每mn^電極表面積0.1的系數(shù)以及V是還原 劑的摩爾體積V。
8、 如權(quán)利要求1至7任一所述的一種發(fā)光裝置，其中該陶瓷材料是 (MYxCXVyM^O]，，其中I^選自包含除鈣以外的堿土金屬或其混合物的組，其中Mm選自包含Ta、 Nb或其混合物的組，x》0且《1，并且y^0且《6。
9、 如權(quán)利要求1至8任一所述的一種發(fā)光裝置，其中該陶瓷材料是 (Bai.xCax) 6^Ta20]]—y，其中y>0且《6并且x》0且《1 。
10、 一種包含如權(quán)利要求1至9任一所述的發(fā)光裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)j頓 在以下應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)中家庭應(yīng)用系統(tǒng)、店鋪照明系統(tǒng)、家用照明系統(tǒng)、 重點(diǎn)照明系統(tǒng)、點(diǎn)光源照明系統(tǒng)、劇場照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、 自照明顯示系統(tǒng)、編頁碼顯示系統(tǒng)、分段顯示系統(tǒng)，警示標(biāo)記系統(tǒng)、醫(yī)用照明 應(yīng)用系統(tǒng)、指示標(biāo)記系統(tǒng)、背光系統(tǒng)、裝璜照明系統(tǒng)、便攜系統(tǒng)、汽車應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，其包含具有陶瓷氧化材料的電極，所述陶瓷氧化材料包含堿土金屬的鈮酸鹽或鉭酸鹽，其與還原劑或其前驅(qū)物相接觸。該還原劑用來鍵合釋放的氧并且控制該發(fā)光裝置的性能。
文檔編號H01J1/14GK101185152SQ200680019071
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
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