[发明专利]低压气体放电灯

说明书

本发明涉及一种低压气体放电灯，它含有一个其中设有两个在工作时在其间维持着放电的电极。

在公知的低压气体放电灯中，所采用的放射电子的电极具有螺管结构，其中放射电子的材料作为覆盖层覆在绕成螺管的钨丝上。

这样的电极存在一个问题，就是很难合适地控制覆在钨丝螺管上的放射电子的材料的量，从而很难控制灯管的寿命，因此很难制造出具有准确控制的寿命范围的灯管。这是由于灯管的寿命跟覆在电极上的放射电子的材料的量是密切相关的。由于几乎不可能均一地控制涂覆钨丝电极上的放射电子的材料的量，因此很难制造出具有合适地准确的寿命范围的灯管。

存在的另一个问题是，由于采用钨丝螺管形式的电极的物理特性，不可能将电极制成特别合适的构形。

而且，制造一个在诸如现今采用的双螺旋电极上覆放射电子的材料的电极的操作是相当困难的并且需要昂贵的设备。

本发明的目的在于提供一种具有改进的电极的改进的低压气体放电灯。

根据本发明，本文开头所述类型的灯的特征是，每个电极含有以下成份的烧结混合物：50％至90％重量比的W，5％至25％重量比的BaO或5％至25％重量比的1∶1∶1重量比的BaO、CaO与SrO的混合物，和5％至25％重量比的Y、Zr、Hf或稀土族的一种金属氧化物，每个电极的孔隙率小于约10％，电阻大于1欧姆。

发现使用烧结电极可以更精确地控制灯的预期寿命。而且，由于制造容易，电极的制造成本、因而灯的成本比采用螺管电极的灯大大地降低了。此外，本发明的电极具有较高的电阻(高于1欧姆)，因而只需很低的阴极电流。而且本发明的灯呈现比较稳定的放电。

当在放电灯内使用烧结电极的技术成为公知时，采用烧结电极的灯是高压气体放电灯。在美国专利4,303,848内例举了这样一种灯。

但是，尽管本发明的低压气体放电管在形成电弧前有灯丝电流通过电极(热阴极)，但该专利的高压气体放电灯采用的电极没有灯丝电流通过。因此电极具有高电阻不是重要的。事实上，电极最好具有低电阻。

美国专利4,808,883公开一种含有一个由半导体材料形成的电极的放电灯。在这种灯中的电极跟本发明的灯不同，并不以钨作为主要成份，含量只达0.8摩尔百分数。

美国专利3,776,423公开一种含有通过将钨丝跟钡的氧化物或钡、钙与锶的氧化物的混合物混合形成的热阴极电极的低压泵气放电灯。但是不含氧化钇。此外，在该专利中，没有进行加压与烧结以产生一种具有孔隙率小于约10％的电极。但烧结是以这样一种方式进行，使产生的电极在电极表面上含有80％空隙率，往中心部分降低到10％空隙率。结果发现这种电极很脆而且难以除气。

尽管可以采用钇、锆与铪的氧化物的任何一种金属氧化物，但是发现该金属氧化物为Y2O3时效果最好。

每个电极最好是由50％至80％重量比的钨丝、10％至25％重量比的氧化钇和10％至25％重量比的氧化钡的混合物制成，同时这些成分的粒子大小是在0.05至10微米的范围内。

尽管电极可以具有任何要求的构形，但是以杆状最方便，其长度至小为5mm，可以长达约30mm，最好是约15至20mm。杆的厚度最好是0.5至2mm。

电极通过将钨与氧化物的粉末混合物加压与烧结来制成，或者通过溶胶-凝胶技术先在钨粉上覆上氧化物，然后将覆上氧化物的粉末加压与烧结。

通常是用等压加压的方法在约每平方英寸8,000至38,000磅的压力下进行加压。

烧结是在还原性气氛下、在约1600℃至2200℃的温度下进行，保持5分钟到1小时，还原性气氛最好含有达约5％的氢的惰性气体。

尽管电极可以直接加压与烧结成棒，电极可以先成形成烧结片，然后再切成所需大小的棒。

电极例如通过点焊直接连接到电流引入线上。

灯最好是一种含有小量的汞和一种压力在1至10乇的惰性气体的低压汞气放电灯。

示例

80％重量比的、颗粒大小为0.4微米的钨被覆上10％重量比的氧化钇和10％重量比的氧化钡。

钨粉通过采用溶胶-凝胶技术覆上氧化钇和氧化钡。在实行这种技术中，将钨粉分散在一个其浓度是能提供10％重量比的氧化钇和10％重比的氧化钡的含有异丙醇钇和丁醇钡的混合物的有机溶剂中。混合物随后形成分散体，将形成的分散体在约90℃的温度下加热以除去溶剂。出来的覆上氧化物的钨粉在约620℃的温度下在含约2％氢的氮气中烧两小时。