專利名稱：用于電燈的發(fā)射電極材料及其制備方法
用于電燈的發(fā)射電極材料及其制備方法
背景技術(shù)：
總體而言，本發(fā)明公開涉及發(fā)射電極及其制造方法。具體地講，本發(fā)明公開總體而 言涉及包含氧化釹鋇的發(fā)射電極、包含所述發(fā)射電極的燈及其制造方法。存在多種已知類型的光源或燈及其制造方法。一種類型的熒光燈基于保持在低壓 下的氣態(tài)汞的電離，通常在電極放電空間內(nèi)的惰性氣體填充物存在下，以產(chǎn)生UV光和/或 可見光。由于含汞熒光燈優(yōu)異的效率和良好的顯色性，傳統(tǒng)上被廣泛使用。但是，由于意識 到汞對環(huán)境的不利影響，近來試圖由新的設(shè)計來替代汞熒光燈。已提出用對環(huán)境友好的其他化學(xué)物質(zhì)來替代汞或者降低汞濃度的較新的方法。制 備基本上無汞的熒光燈的一種方法通常利用鹵化鎵和/或鎵金屬的混合物。目前使用的其 他金屬和混合物例如包括鋅和/或銦以及它們的碘化物和/或氯化物。我們認(rèn)為這些金屬 鹵化物帶來的優(yōu)點在于，在20-200°C的溫度范圍內(nèi)，金屬鹵化物的合理蒸汽壓能提高金屬 的較低蒸汽壓。在操作中，這些金屬鹵化物被激發(fā)，或者發(fā)射UV/可見光子，或者在激發(fā)能 下化學(xué)分解。此外，它們的分解產(chǎn)物在放電時發(fā)射特征UV光譜/可見光譜。我們認(rèn)為，在 燈工作期間以及在工作時段之間，在燈的氣相中存在金屬鹵化物、金屬原子以及鹵素分子/ 原子。但是，在燈的不同部件(例如，玻璃外殼、導(dǎo)線或發(fā)射混合物等)與電離化的“鹵化 物等離子體”之間已觀察到不利的相互作用，該電離化的“鹵化物等離子體”含有許多化學(xué) 上強(qiáng)反應(yīng)性物類。此類不利的化學(xué)相互作用導(dǎo)致在外殼壁上形成有色沉積物，并且發(fā)射混 合物的各組分的蒸發(fā)導(dǎo)致燈的壽命降低。在外殼壁上的有色沉積物由于其自身的吸收還會 降低光輸出，并且能與加入的金屬和/或鹵化物化學(xué)結(jié)合。此外，在放電燈中，過熱點溫度 能達(dá)到1000-1200°C，并且鎢絲本身能達(dá)到600-70(TC，二者均可導(dǎo)致發(fā)射混合物材料的各 組分緩慢蒸發(fā)。例如，在此類體系中，在已知的Ba/Ca/Sr三元氧化物/碳酸鹽發(fā)射混合物 的使用中，關(guān)鍵的限制性事實是Ba的蒸發(fā)。在此類混合物中，由于鋇降低功函的效果而使 用較高含量的鋇；然而，比起其他各組分，Ba在較低的溫度下開始蒸發(fā)。因此，盡管已作了上述努力，仍需要開發(fā)改進(jìn)的發(fā)射材料，該材料在發(fā)射混合物與 燈中的氣態(tài)環(huán)境之間具有較小的化學(xué)相互作用，并且降低發(fā)射混合物的各組分的蒸發(fā)。發(fā)明概述本發(fā)明公開的一個實施方案涉及一種電極，該電極包含電極基材和可用于響應(yīng)激 發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組合物，所述組合物包含氧化釹鋇。本發(fā)明公開的另一個實施方案涉及一種燈，該燈包含透光外殼、包含在所述外殼 內(nèi)的放電填充物，并且所述電極包含電極基材和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組 合物，所述組合物包含氧化釹鋇。本發(fā)明公開的又一個實施方案涉及一種制造電子發(fā)射體系的方法，所述方法包 括(a)將包含氧化釹鋇的組合物與連結(jié)料共混，以形成漿料或懸浮液；(b)在熱激發(fā)源或 電激發(fā)源上涂布所述漿料或懸浮液，以形成經(jīng)涂布的激發(fā)源；以及(c)從所述經(jīng)涂布的激 發(fā)源去除所述連結(jié)料。
由以下詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明公開的其他特征和優(yōu)點。附圖概述參考附圖進(jìn)行以下詳細(xì)描述，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的電極的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的放電燈的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的另一個放電燈的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的發(fā)射組合物的顯微照片。實施方案詳述本文公開了包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物，及其作為發(fā)射電極的組分的用途。 具體地講，本文公開了包含電極基材和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組合物的電 極，其中此類組合物包含氧化釹鋇。使用氧化釹鋇作為發(fā)射組合物的一種組分與某些典型 的發(fā)射材料(如Ba-Ca-Sr碳酸鹽/氧化物)形成對比。通過采用氧化釹鋇代替這些典型 的發(fā)射材料(或者除了這些典型的發(fā)射材料之外還使用氧化釹鋇)，能使不利的化學(xué)相互 作用(例如蒸發(fā)和與放電燈中的放電填充物材料反應(yīng))最小化。不受限于任何理論，但我 們認(rèn)為，與包含在三元碳酸鹽/氧化物體系中的鋇相比，鋇更強(qiáng)地結(jié)合或復(fù)合在氧化釹鋇 體系中。該獨特的特性使得氧化釹鋇成為作為發(fā)射材料的理想的選擇物，即使是在低劑量 Hg熒光體系中，在Hg熒光體系中汞的消耗是關(guān)鍵的問題。利用氧化釹鋇作為寬范圍的燈(包括汞熒光燈、低劑量汞和無汞低壓熒光燈)中 的發(fā)射混合物組分預(yù)期在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)。本文使用的術(shù)語“氧化釹鋇”是指至少含有元素Ba、Nd和0的化學(xué)計量或非化學(xué) 計量化合物，其中Nd與Ba的原子比為約2. 0。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，“氧化釹 鋇”通常不包括鋇氧化物與釹氧化物的單純化學(xué)混合物。在一些實施方案中，氧化釹鋇可以 是非化學(xué)計量的。例如，此類氧化釹鋇可能在一定程度上貧氧。例如，貧氧的氧化釹鋇可以 用化學(xué)式BaNd2CVx表示，其中χ > 0并且小于約0. 2。但是，在其中x = 0的其他實施方案 中，該化合物不貧氧，并且具有化學(xué)式BaNd2CV不受限于任何理論，但是此類貧氧(當(dāng)存在 時)可能與存在的、用作摻雜劑并且導(dǎo)致電導(dǎo)率提高且可能增強(qiáng)電子發(fā)射的過量鋇和/或 釹相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，將氧化釹鋇摻入到可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā) 射組合物中。本文使用的術(shù)語“激發(fā)”可以包括熱激發(fā)或電激發(fā)或其組合。例如，導(dǎo)致熱離 子發(fā)射的熱激發(fā)為當(dāng)施加熱量時材料發(fā)射電子或離子的過程。對于給定的熱激發(fā)，材料的 功函在決定電子發(fā)射水平方面起作用。在一些實施方案中，氧化釹鋇組合物也能場致發(fā)射。 場致發(fā)射為量子通道的形式，其中在高電場存在下電子通過阻擋層。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電子發(fā)射組合物可以由氧化釹鋇組成或者可以基本上 由氧化釹鋇組成；或者，除了氧化釹鋇以外，此類組合物還可包含其他物質(zhì)。可以存在的 此類其他物質(zhì)包括其他電子發(fā)射材料，例如一種或多種堿土金屬氧化物和堿土金屬碳酸鹽 (例如，Ba0、Ca0、Sr0、SrC03、CaCO3、BaCO3中的一種或多種)等。可以存在于此類組合物中 的其他物質(zhì)還包括一種或多種金屬材料、金屬氧化物、混合金屬氧化物、金屬合金、鐵電性 材料等。此類金屬材料和金屬合金可例如包括一種或多種金屬W、Ta、Pt、Th、Ti、Ni、V、Hf、 Nb、Mo、Zr、Re及其組合和合金。金屬氧化物和混合金屬氧化物可例如包括Ta、Ti、Al、Y、W、La、Th、&、Zn、Hf的氧化物和混合氧化物及其組合等。還可存在一些游離的Nd203。在其他 實施方案中，氧化釹鋇可以是能電子發(fā)射的電子發(fā)射組合物中僅有的物質(zhì)。根據(jù)典型的實施方案，包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物可包含為所述電子發(fā)射組 合物總重量的約-100%的氧化釹鋇。在其他實施方案中，氧化釹鋇可以所述電子發(fā)射 組合物總重量的約25% -約75%的量存在。在某些其他實施方案中，氧化釹鋇可以所述電 子發(fā)射組合物總重量的約40%-約60%的量存在。認(rèn)為在這些范圍內(nèi)的其他值也在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。本文公開的所有范圍包括提到的端點并且可獨立地組合。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，電極可包含電極基材。通常，但不總是，電子發(fā)射組合物 與電極基材接觸。電極基材可包含選自W、Ta、Pt、Th、Ti、Ni、V、Hf、Nb、Mo、Zr、Re及其組 合和合金的金屬材料等。所述電極基材可以具有任何所需的形狀。其可為一維、二維或三 維或至多約3的任何合適的分?jǐn)?shù)維數(shù)。一維基材的合適的實例為線性絲、非線性絲如環(huán)形 絲、橢圓形絲、盤旋絲等。二維基材的合適的實例為平板、平面或彎曲的片材等。三維基材 的合適的實例為空心球、杯、珠等。還可以使用具有一維、二維或三維幾何形狀的組合的基 材?；牡囊粋€非限制性的實例為鎢絲。所述電極可以是陽極、陰極、或陽極和陰極二者； 并且，這些類型的電極中的任一種可以在燈或其他放電裝置中。在本發(fā)明的某些實施方案中，通常可以在電極基材上涂布包含電子發(fā)射組合物的 混合物，該電子發(fā)射組合物包含氧化釹鋇，并通常隨后燒結(jié)?；牡耐坎伎赏ㄟ^多種常規(guī)涂 布方法中的一種或多種來進(jìn)行，例如浸涂、噴涂、靜電涂覆、刷涂等。在一個實施方案中，包 含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物涂層燒結(jié)后的厚度可為約3微米至約100微米。在另一個實 施方案中，涂層厚度可為約10微米至約80微米。在另一個實施方案中，涂層厚度可為約15 微米至約60微米。在本發(fā)明的各種其他實施方案中，可以采用多種方式來布置電子發(fā)射組合物。例 如，電子發(fā)射組合物可包含顆粒，該顆粒包含核材料和殼材料。在一個非限制性的實例中， 核材料包括氧化釹鋇組合物而殼材料包括任何其他發(fā)射材料(例如，三元氧化物組合物， 如(Ba，Sr, Ca)0)。在另一個非限制性的實例中，核材料包括任何其他發(fā)射材料，而殼材料 包括氧化釹鋇組合物?；蛘?，可將電子發(fā)射組合物布置在陶瓷或金屬杯中，或者作為涂層布置在金屬箔 或絲上。在再其他供選的實施方案中，可以在核結(jié)構(gòu)周圍纏繞金屬線圈，該核結(jié)構(gòu)包括電子 發(fā)射組合物。在再其他供選的一些實施方案中，本發(fā)明的電極可包含含有所述電子發(fā)射組 合物的燒結(jié)的固體復(fù)合材料，或者可包含所述電子發(fā)射組合物和至少一種金屬的分級復(fù)合 材料(graded composite)。當(dāng)為分級復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時，此類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的中心可由大于 50%體積濃度的氧化釹鋇制成，而外緣可由大于50%體積濃度的金屬制成。最后，在另一個供選的實施方案中，可以將包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物包埋 在多孔性耐火材料(如耐火金屬)的孔內(nèi)。如通常所知，耐火金屬為一類特征為耐熱、耐磨 損和耐腐蝕且通常具有高熔點(例如，大于1800°C )的金屬。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物可通過陶瓷和冶金學(xué) 領(lǐng)域所用的多種方法來制備。此類制造方法的合適的實例包括反應(yīng)性研磨法、溶膠_凝膠 法、濕化學(xué)沉淀、蒸氣沉積、熔鹽合成和機(jī)械化學(xué)合成?？偟膩碚f，將鋇源、釹源和氧源組合， 隨后分一步或多步轉(zhuǎn)化為氧化釹鋇。在許多情況下，鋇源和/或釹源也可為氧源(例如當(dāng)鋇源為含氧鋇鹽(例如碳酸鋇)時)。在其他情況下，氧源為02。多種氧源、多種鋇源和多 種釹源的組合也是可能的。典型的鋇源可包括鋇化合物，例如鋇的鹵化物、羧酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、硫酸鹽、 氧化物或碳酸鹽等。典型的釹源可包括釹化合物，例如釹的鹵化物、羧酸鹽、硝酸鹽、氯酸 鹽、硫酸鹽、氧化物或碳酸鹽等。這些鋇源和/或釹源中的任何一種可以固體、半固體、漿料 或溶液形式使用。通常在所用的組合源中，Ba與Nd的原子比可為在基材上加工之后能有效 制備氧化釹鋇的任何值；通常，使用約0.8 2至約1.2 2 (Ba Nd)的原子比；更通常， 采用基本上化學(xué)計量的比率。當(dāng)以固體材料形式使用時，可在裝置(例如球磨、亨舍爾混合機(jī)、韋林氏共混機(jī)、 輥軋機(jī)等)中使用剪切力和壓縮力的組合將用于制備所述氧化釹鋇組合物的各金屬化合 物研磨成所需的粒徑。某些所需的粒徑通常包括約0. 2微米至約20微米；更窄為約0. 5微 米至約10微米；還更窄約1微米至約5微米范圍內(nèi)的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，用于制備包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物的鋇源 和釹源二者中的任一個為固體，例如碳酸鋇粉末和碳酸釹粉末。可以將此類固體混合，以形 成混合粉末，隨后可將該混合粉末進(jìn)行第一燒結(jié)過程，以形成包含所要的氧化釹鋇組合物 的燒結(jié)體。所述第一燒結(jié)過程可以在可有效將鋇源和釹源轉(zhuǎn)化為氧化釹鋇的任何溫度(例 如，約900°C至約1500°C )下進(jìn)行約1小時至約100小時。但是，如果需要，也可使用其他 適當(dāng)?shù)臒Y(jié)溫度和持續(xù)時間。在其他示例性實施方案中，可將如上形成的燒結(jié)體粉碎成粒狀材料。隨后可將此 類粒狀材料與連結(jié)料和任選的溶劑組合，以形成涂料混合物。如前所述，除了氧化釹鋇以 外，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電子發(fā)射組合物還可包含其他物質(zhì)。因此，在形成涂料混合物 之前，可在此時方便地將粒狀材料與連結(jié)料和其他任選的物質(zhì)組合。本文定義的涂料組合物可以是漿料、懸浮液、溶液、糊膏等。隨后在所需的基材 (例如上述電極基材中的任一種)上涂布該涂料組合物，接著任選讓其干燥，以形成未燒結(jié) 的涂層(green coating)。該未燒結(jié)的涂層為通常具有小于或等于濕混合物重量的約10% 的溶劑的涂層。隨后將帶有涂料組合物或未燒結(jié)的涂層的基材加熱，以形成電子發(fā)射組合 物。用于制備涂料混合物的連結(jié)料為聚合物樹脂、陶瓷連結(jié)料或包含聚合物樹脂和陶瓷連 結(jié)料的組合。通過各種方法進(jìn)行基材的涂布，例如浸涂、噴涂、靜電涂覆、刷涂等。如上所述， 涂層厚度通常在燒結(jié)后可為約3微米至約100微米。其他涂層厚度也是合適的。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，通常對已涂布的基材進(jìn)行第二燒結(jié)過程，以除去任何剩 余的溶劑和連結(jié)料，并且在基材上形成電子發(fā)射組合物的涂層?？赏ㄟ^加熱過程進(jìn)行第二 燒結(jié)過程，例如傳導(dǎo)、對流、輻射如射頻輻射或微波輻射。在另一個實施方案中，可將電極基 材電阻加熱，以形成電子發(fā)射組合物。如果需要，還可使用用于燒結(jié)的不同加熱方法的組 合，例如對流加熱與電阻加熱的組合。通過傳導(dǎo)、對流、輻射、電阻加熱或其組合的燒結(jié)可在 約1000°C至約1700°C的溫度下進(jìn)行。在該范圍內(nèi)，通常期望使用大于或等于約1100°C并且 小于或等于約1650°c的溫度?；蛘?，如果需要，可在多步法中進(jìn)行燒結(jié)。在本發(fā)明的一個特別的實施方案中，提供了一種制造電子發(fā)射體系的方法，其中 所述方法包括將包含氧化釹鋇的組合物(通過前述方法得到)與連結(jié)料共混，以形成漿料 或懸浮液，以及在熱激發(fā)源或電激發(fā)源上涂布所述漿料或懸浮液，以形成經(jīng)涂布的激發(fā)源，接著從所述經(jīng)涂布的激發(fā)源去除所述連結(jié)料。典型的是，制造電子發(fā)射體系的此類方法還 包括激活所述經(jīng)涂布的激發(fā)源的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，通常在能有效形成發(fā) 射性氧化釹鋇的條件下依次通過一系列高溫加熱帶有涂層的基材來進(jìn)行激活步驟?，F(xiàn)參考圖1，表示了具有電極基材和包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物的典型電極 的側(cè)截面示意圖。具體地講，電極10(通常是陰極)可包含具有電子發(fā)射涂層12的金屬絲 或線圈11，如鎢線圈，該電子發(fā)射涂層12包含氧化釹鋇。在典型的應(yīng)用中，電極與鎮(zhèn)流器 13連接。通常使用此類鎮(zhèn)流器來提供和調(diào)節(jié)通過電極的電流，并且當(dāng)電極用于放電燈時，還 用于提供和調(diào)節(jié)通過氣體放電的電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，該代表性示例不應(yīng)當(dāng) 視為限制根據(jù)本發(fā)明實施方案的電極可能采用的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案，提供了一種燈，該燈包含透光外殼；包含在所述外 殼內(nèi)的放電填充物；以及包含電極基材和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組合物的 電極，其中所述組合物包含氧化釹鋇。包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物可具有先前涉及電 極本身的討論中描述的相同化學(xué)和/或物理組成。類似地，在此類燈中的電極也可以先前 涉及電極本身的上述討論中描述的相同結(jié)構(gòu)和/或構(gòu)型?？砂瑹舻姆烹娞畛湮锏牟牧系囊恍┓窍拗菩缘膶嵗ㄖ辽僖环N選自以下的 材料Hg、Na、Zn、Mn、Ni、Cu、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Bi、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re、
Os、Ne、Ar、He、Kr、Xe及其組合和化合物(compound)等。具體地講，當(dāng)需要基本上無汞放 電填充物時，所述放電填充物可包含至少一種選自鹵化鎵、鹵化鋅和鹵化銦等的材料。根據(jù)本發(fā)明實施方案的燈的非限制性實例包括一種或多種線性熒光燈、緊湊型熒 光燈、環(huán)形熒光燈、高強(qiáng)度放電燈、平板顯示器、無汞燈和氙燈等。放電燈通常包括外殼以及 密封在所述外殼中的金屬電極(通常是兩個)，該外殼裝有氣體放電材料，通過該氣體放電 材料發(fā)生氣體放電。當(dāng)?shù)谝浑姌O為放電供應(yīng)電子時，第二電極為電子提供到達(dá)外部電路的 路徑。通常通過熱離子發(fā)射發(fā)生電子發(fā)射，盡管在強(qiáng)電場中通過發(fā)射而引起電子發(fā)射(場 致發(fā)射)或者直接通過離子轟擊而引起電子發(fā)射(離子-誘導(dǎo)的二次發(fā)射)也是可供擇的。放電填充物材料可包括各種材料，例如緩沖氣體和可電離的放電組合物。緩沖氣 體可包括各種材料，例如但不限于惰性氣體，例如氬、氖、氦、氪和氙?？呻婋x的放電組合物 可包含各種材料，例如但不限于金屬和金屬化合物。在一些實施方案中，可電離的放電組合 物可包含惰性氣體。放電填充物材料的一些非限制性的實例包括前面提到的那些。在一個 實施方案中，燈中的放電填充物材料包括汞。在另一個實施方案中，燈中的放電填充物材料 不含汞。在一個實施方案中，在熱的陰極上提供包含氧化釹鋇的組合物。在燈工作期間，將 該熱的陰極加熱至電子發(fā)射材料的熱離子發(fā)射溫度，以提供電子源來支持放電電弧。熱的 陰極用于“預(yù)熱”燈、“快速啟動(rapid-start)”燈和“瞬間啟動(instant start)”燈。在 預(yù)熱燈中，在點燃燈之前通過預(yù)熱電流將電極加熱至其發(fā)射溫度。在快速啟動燈中，使用鎮(zhèn) 流器來點燃燈，做法是通過同時提供陰極電壓(以提供熱量)和燈兩端之間的點燃電壓。在 瞬間啟動燈中，施加比燈的正常工作電壓大許多倍且大于燈的擊穿電阻的初始電壓。在本 發(fā)明的另一個實施方案中，電極為冷的陰極，并且僅通過電弧放電將其加熱至發(fā)射溫度?，F(xiàn)參考圖2，表示了無汞放電燈14的側(cè)視圖。該燈14可包含外外殼15和包圍放 電空間的內(nèi)外殼16，該放電空間可包含前述放電填充物材料。外殼15和16可以是透明、半透明或不透明的。外殼可具有環(huán)形或非環(huán)形橫截面，并且無需像圖示那樣是直的。內(nèi)外 殼16的外表面或外外殼15的內(nèi)表面之一或二者有利地提供有熒光體組合物，以將電磁輻 射或其他輻射轉(zhuǎn)化為可用的可見光或UV光。合適的熒光體通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。 在示例性實施方案中，提供多個電極17。每個電極17包含電極基材和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā) 射電子的電子發(fā)射組合物，其中所述組合物包含氧化釹鋇。顯示電極17與外部電流源18 相連。有時可能需要雙壁外殼使內(nèi)管絕熱，使其達(dá)到所需的工作溫度。但是，應(yīng)理解的是， 放電燈、無汞燈或者其他形式的燈可以構(gòu)造成其他結(jié)構(gòu)，包括僅含有單個外殼的燈?，F(xiàn)參考圖3，表示了具有單個外外殼20的典型熒光燈19的側(cè)視圖，該外外殼20限 定包含放電填充物材料(未具體示出)的放電空間。布置在外殼20的內(nèi)表面上的是熒光 體層21。還圖示了可能的多個包含氧化釹鋇的發(fā)射電極22中的一個。
實施例以下實施例僅用于舉例說明，絕不應(yīng)看作是以任何方式限制要求保護(hù)的本發(fā)明的 范圍。實施例1根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案來制備氧化釹鋇電子發(fā)射材料。提供碳酸釹 (Nd2(CO3)3)和碳酸鋇(BaCO3)粉末作為前體。原料BaCO3晶體具有針狀形式，且長約5微 米。原料球形Nd2 (CO3)3顆粒的直徑為約600nm。制備具有1 1摩爾比的碳酸鹽混合物， 隨后在爐子中加熱至1100°C保持22小時，以產(chǎn)生氧化釹鋇。產(chǎn)物經(jīng)X-射線衍射鑒定包含 充分結(jié)晶的BaNd2CV圖4表示了產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡顯微照片。在產(chǎn)物中觀察到具有許 多小的大多數(shù)具有球形表面的物體(每一個直徑有幾百納米)的長約3微米的附聚薄片。我們認(rèn)為，本發(fā)明公開提供的發(fā)射組合物能減輕或避免電離化的鹵化物等離子體 的各組分之間的不利相互作用，這些組分含有許多化學(xué)上強(qiáng)反應(yīng)性物類。使用本發(fā)明公開 提供的發(fā)射組合物的其他優(yōu)點包括燈的壽命較長并且減輕各發(fā)射組分的蒸發(fā)。本文使用的近似措辭可用于修飾可發(fā)生變化但不會導(dǎo)致其所涉及的基本功能發(fā) 生改變的任何數(shù)量表示。因此，在一些情況下，用一個或多個術(shù)語例如“約”和“基本上”修 飾的值可以不局限于指定的精確值。修飾語“約”連同數(shù)量使用時，包括所述值，并且具有上 下文所示的含義(例如，包括與具體數(shù)量的測定相關(guān)的誤差程度)?！叭芜x的”或“任選地” 是指隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或者可能不發(fā)生，或者隨后指定的材料可能存在或者 可能不存在，并且該描述包括事件或情況發(fā)生或者材料存在的情況以及事件或情況不發(fā)生 或者材料不存在的情況。除非上下文明確地另外指出，否則單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)形式。本文 公開的所有范圍包括所提到的端點并且可獨立地組合。雖然已結(jié)合僅有限數(shù)量的實施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是容易理解的是，本發(fā) 明不局限于這些所公開的實施方案。相反，可對本發(fā)明進(jìn)行修改，以結(jié)合任何數(shù)量的前面未 描述的變體、修改、替代或等價方案，但是要與本發(fā)明的精神和范圍相匹配。此外，雖然已描 述了本發(fā)明的各種實施方案，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的各方面可僅包括所描述的實施方案的 一部分。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為局限于前述描述，而是僅由所附權(quán)利要求書所限定。聲稱具有新穎性并期望被美國專利證書(Letters Patent of theUnited States) 保護(hù)的內(nèi)容如下。
權(quán)利要求
1.一種電極，所述電極包含 電極基材；和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組合物，所述組合物包含氧化釹鋇。
2.權(quán)利要求1的電極，其中所述激發(fā)包括熱激發(fā)、電激發(fā)或其組合。
3.權(quán)利要求1的電極，其中至少一部分所述電子發(fā)射組合物與所述電極基材接觸。
4.權(quán)利要求3的電極，其中在所述電極基材上涂布至少一部分所述電子發(fā)射組合物。
5.權(quán)利要求1的電極，其中所述氧化釹鋇具有化學(xué)式BaNd2CVx，其中χ> 0并且小于約0. 2。
6.權(quán)利要求1的電極，其中所述氧化釹鋇具有化學(xué)式BaNd2CV
7.權(quán)利要求1的電極，其中所述電子發(fā)射組合物還包含一種或多種堿土金屬氧化物和 堿土金屬碳酸鹽。
8.權(quán)利要求1的電極，其中所述電極基材包含選自W、Ta、Pt、Th、Ti、Ni、V、Hf、Nb、Mo、 Zr、Re及其組合和合金的金屬材料。
9.一種燈，所述燈包含 透光外殼；包含在所述外殼內(nèi)的放電填充物；和包含電極基材和可用于響應(yīng)激發(fā)而發(fā)射電子的電子發(fā)射組合物的電極，所述組合物包 含氧化釹鋇。
10.權(quán)利要求9的燈，其中所述氧化釹鋇具有化學(xué)式BaNd2CVx，其中x> 0并且小于約0. 2。
11.權(quán)利要求9的燈，其中所述氧化釹鋇具有化學(xué)式BaNd2CV
12.權(quán)利要求9的燈，其中所述電極基材包含金屬箔或金屬絲。
13.權(quán)利要求9的燈，其中所述電子發(fā)射組合物還包含一種或多種堿土金屬氧化物和 堿土金屬碳酸鹽。
14.權(quán)利要求9的燈，其中所述電極基材包含選自W、Ta、Pt、Th、Ti、Ni、V、Hf、Nb、Mo、 Zr、Re及其組合和合金的金屬材料。
15.權(quán)利要求9的燈，其中所述放電填充物包含至少一種選自Hg、Na、Zn、Mn、Ni、Cu、 Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Bi、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re、Os、Ne、Ar、He、Kr、Xe 及其組 合和化合物的材料。
16.權(quán)利要求9的燈，其中所述放電填充物包含至少一種選自鹵化鎵、鹵化鋅和鹵化銦 的材料。
17.權(quán)利要求9的燈，其中所述燈包括選自線性熒光燈、緊湊型熒光燈、環(huán)形熒光燈、高 強(qiáng)度放電燈、平板顯示器、無汞燈和氙燈的一種。
18.—種制造電子發(fā)射體系的方法，所述方法包括(a)將包含氧化釹鋇的組合物與連結(jié)料共混，以形成漿料或懸浮液；(b)在熱激發(fā)源或電激發(fā)源上涂布所述漿料或懸浮液，以形成經(jīng)涂布的激發(fā)源；以及(c)從所述經(jīng)涂布的激發(fā)源去除所述連結(jié)料。
19.權(quán)利要求18的方法，所述方法還包括激活所述經(jīng)涂布的激發(fā)源的步驟。
全文摘要
本發(fā)明描述了包含氧化釹鋇的電子發(fā)射組合物。可將這些組合物施用于電極，以便利于電子發(fā)射。本發(fā)明還描述了制造包含氧化釹鋇的發(fā)射電極的方法。本發(fā)明還描述了采用此類電極的各種放電燈。
文檔編號H01J9/02GK102113084SQ200980130732
公開日2011年6月29日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者A·蘇奇, I·德默, Z·內(nèi)梅特 申請人:通用電氣公司