[发明专利]陶瓷荧光灯电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极，具体地说是一种节能灯电极(阴极)，本发明还涉及该电极的制备方法。

背景技术

荧光灯是现在最重要的人造光源，在全世界广泛被使用，尤其在工业和商业照明领域。其高效能、良好的光输出、光输出的持久性、颜色的多样性以及较长的使用寿命使之成为上述照明领域中的理想选择。据估计全世界人造光源所发出光的总量中，大约其中80％的比例是荧光灯所发出的。可以说，荧光灯的质量与千家万户的生活息息相关。

荧光灯目前市场上销售和使用的各种照明灯具中使用的荧光灯(管，下面均称为荧光灯)，多为钨丝制成的电极制成的荧光灯。这种电极是荧光灯电极传导电能进入放电灯并提供维持电流的电子。由于要求在高温下工作，因此电极所用材料必须有低蒸气压，不仅要确保其本身的寿命，而且要阻止灯本身的过度污染。这种污染以端部发黑(沉积)或不需要的灯气压改变的形式出现。此外，被选中的材料必须有足够的机械强度、抗碰撞性，如果需要的话，还要有足够的延展性以允许复杂电极几何外形的制造。到目前为止，钨是最主要用作电极的材料，在温度超过2000℃时，钨是丰富的电子发射体，但是在许多灯中，这样高的温度是无法被接受的，因此一般电极都采用发射材料来加强电子发射，它通常是将某种氧化物涂敷在电极上或组装时放入电极内的形式出现的。因为电子能够逃离阴极的可能几率指数依赖于它的温度Tc(K)以及表面的障碍因素，即所谓的功函数，而高温度和低功函数有助于发射电子。

对于阴极寿命来说，启动期间是最关键的。目前阴极上电子粉的最佳工作温度是900℃，此时电子粉发射能力的电子较强，在阴极达到热发射所需的足够热的程度之前，阴极表面电场升得非常高，这样高电场会使离子向阴极加速飞去，并以很高的能量撞击阴极，在这个过程中，发生溅射(离子碰撞导致原子发射)。在这个过程中的发射材料的损失可能会影响荧光灯的寿命。在荧光灯中，一般要预热阴极令电子可以热发射，从而减少溅射效应。蒸发和溅射这两个物理过程是影响荧光灯电极寿命的最重要因素，当在灯管内充以惰性气体且气体密度又较大时，这种现象危害的程度就会大大减弱。然而，尽管如此，目前普通荧光灯电极的寿命也仅为5000～8000小时。

光源在单位时间内发出的光亮总和称为光源的光通量。光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明，是英文lumen的音译，简写为1m。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1流明。例如：一只40W的普通白织灯的光通量为350---470lm，而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2500lm左右，为白织灯的5～6倍。同等功率光通量的大小体现了节能灯的效率，光通量越大，其节能效果越好。然而，进一步大幅提高同等功率下的光通量已经遇到瓶颈，因此，急需一种新技术的产生。

发明内容

本发明的目的在于针对上述不足提供一种能耗低、光通量大、寿命长的陶瓷荧光灯电极。

本发明的荧光灯电极是以常规阴极为电极支架，在电极支架外面覆盖有一层半导体陶瓷，所述陶瓷内含有电子发射材料，陶瓷的表面具有一层纳米金属层，其可以增强电子的发射能力，所述的金属层为钼、镍混合金属层。所述纳米金属层是陶瓷烧结的过程中，通过金属蒸汽吸附并烧结在陶瓷表面形成，即陶瓷表面包括能够接触到金属蒸汽的每个微孔均形成一层金属层。

本发明的陶瓷荧光灯电极，其通过如下方法制备获得：

1)制备电极支架；

2)在电极支架上喷涂上陶瓷粉浆层，所述陶瓷粉浆由下列重量份的材料制成：

陶瓷粉      30～90

碱土金属    0.5～9

稀土金属    0.3～7

二氧化锆    0.5～3

硝棉        0.1～1

电子粉      2～30

其中，在碱土金属中镁占10～90％，在稀土金属中镧占10～90％，将上述材料用适量的溶剂调制成陶瓷粉浆；