[实用新型]一种石墨烯电极陶瓷金卤灯

说明书

技术领域

    本实用新型属于陶瓷金卤灯电光源领域，具体涉及一种石墨烯电极陶瓷金卤灯。

背景技术

   陶瓷金卤灯是多晶氧化铝陶瓷制造电弧管管壳，这种陶瓷是一种半透明材料，其实他的透光率高达96～98%，超过玻璃和石英，但由于直线透光率不超过30%，所以就成了半透明了。这种陶瓷材料能承受比石英高200℃以上的高温，制成电弧管后正常运转温度可以高达1200℃，加以其导热率较高，电弧管本身温度分布较为均匀，即使冷端也在900℃以上，因此充入其中的金属卤化物能充分蒸发，这是陶瓷金卤灯的光效和显色指数高而稳定的原因。陶瓷泡壳的热稳定性和化学稳定性很高，与充入电弧管的材料不发生化学反应，又不存在钠渗漏问题，因此灯性能稳定、光衰小、寿命长。在陶瓷金卤灯点燃工作时，电极起着及其重要的作用。由于在点灯过程中，处于高温下电极的蒸发和溅射使电子发射材料损失，电极腐蚀变形，灯泡也因电极材料在泡壳上沉积而发黑，导致电极损耗电子发射能力下降和电弧管壁透光率下降，从而导致电弧管光衰严重，色温一致性变差，使用寿命大大缩短。所以可以说电极决定了灯的寿命。同时，在实际燃点中，电极温度从顶端到与放电管封接点，是一个由高到低的分布，顶端温度最高。电极材料钨的熔点是3650K，点灯过程中，过高的电极温度会使电极腐蚀加重，使管壁过早发黑，进而降低灯的光通维持率、降低灯的使用寿命；另一方面，电极温度过低又不利于电子发射，造成离子轰击加剧，电极溅射严重。如何选择一种合适材料的电极，对金卤灯的性能和延长寿命，起着非常重要作用。

石墨烯（Graphene）的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。它一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小，同时，石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/（m·K），高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15 000 cm2 /（V·s），又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度，同时，石墨烯功函数比较低，热电子发射能力强，是很好的电极材料。

石墨烯与钨具有很好的亲和力，把石墨烯和现有的钍钨陶瓷金卤灯电极相结合，形成一种新的石墨烯陶瓷金卤灯电极，是解决目前陶瓷金卤灯电极溅射寿命较短的问题的一条很好的解决方案。

发明内容

为了解决现有陶瓷经路灯电极易产生溅射和钍钨气化易附着在电弧管壁，寿命较短，光色一致性差问题。本实用新型提供一种石墨烯电极陶瓷金卤灯。本实用新型为实现其目的所采取的技术方案：一种石墨烯电极陶瓷金卤灯，包括：钨电极杆，钍钨电极丝，石墨烯薄膜层，陶瓷电弧管，发光药丸，氧化钡电子发射剂，灯泡壳，灯芯柱和灯头。钨电极杆的一端灯芯柱电极相连接，另一端缠绕一段钍钨电极丝，钍钨电极丝之间镶嵌氧化钡电子发射剂，钍钨电极丝和氧化钡电子发射剂外面附着石墨烯薄膜层，具有石墨烯薄膜层的电极一端深入到陶瓷电弧管中，陶瓷电弧管内装填有发光药丸，这样陶瓷电弧管两端均插钎具有石墨烯包膜层的钍钨电极丝并进行真空密封，陶瓷电弧管两端的钨电极杆分别于灯芯柱的电极点焊连接，把灯芯柱和安装电极的陶瓷电弧管封装在灯泡壳内，并对灯泡壳进行抽真空密封后在灯芯柱处焊接灯头，构成整个石墨烯电极陶瓷金卤灯。

优选的石墨烯薄膜，其特征在于石墨烯薄膜为1-15层，石墨烯薄膜完全包裹钍钨电极丝、氧化钡电子发射剂和钨电极杆的尖端。

优选的钨电极杆，其特征在于钨电极杆深入陶瓷电弧管的部分长度为0.5-4.5mm，深入陶瓷电弧管内的钨电极杆也附着一层石墨烯薄膜层。