[其他]含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯

说明书

技术领域

本实用新型涉及含有汞释放装置和吸气剂的热阴极荧光灯。

背景技术

热阴极荧光灯在本领域中根据首字母缩略词被称为HCFL(HotCathode Fluorescent Lamp)，在下面的描述中使用HCFL。这种灯通常用于周围环境的照明。

HCFL由充满合适的气态混合物(通常是氩和氖或只是氩)的玻璃管构成，其中有几毫克汞；在管的两端有两个在气体中触发并保持放电所必要的阴极，这就是灯的发光源；由于在灯打开时形成的条件下汞原子放射出紫外线，紫外线通过涂在玻璃管的壁的内侧上的材料(所谓的荧光粉)转变成可见光，所以产生发光。通常这两个阴极采用金属丝的形式(例如钨)，该金属丝可以是直的，但是更常见的是例如具有螺旋形螺线的形状，以便增加其长度。灯丝涂有碱土金属氧化物的混合物(主要是钡、钙和锶的氧化物)，该氧化物改善了灯丝的电子发射特性并因此有助于开始放电和减少灯的能耗。

因为灯打开，HCFL的阴极被预热，以便由于热离子效应促进电子发射，因此更容易触发放电；当灯已经打开时，阴极以热点工作，所谓热点，即达到高于700℃的温度。通过用钡、钙和锶的碳酸盐覆盖灯丝，并致使这些混合物热分解以便产生相应的氧化物(通过使电流流过灯丝的方式加热灯丝)，从而得到具有氧化物混合物的灯丝的涂层；在生产灯的最后步骤的过程中，这一工作必须发生在灯的内部，由于所述氧化物与某些空气气体具有高化学反应性，因此不能分别地制作已经涂上金属氧化物的灯丝，然后将其插入灯内。从碳酸盐分解成氧化物需要大约1200℃的温度。

如上所述，为了灯的工作，要求容纳在其中的气态混合物包含几 毫克汞；另外为了确保灯的优良性能和寿命，在其中必须含有吸气材料，即，能够与灯内的气体中所存在的少量气态杂质发生反应并用化学方法固着的材料，这样能够改变灯的工作参数。

用于将汞引入灯内的各种方法是已知的。例如，可以使用汞的液滴，但是这涉及再生产少量金属剂量的问题以及工作环境污染的问题；可以使用用汞浸透的多孔片(由烧结的陶瓷或金属制成)，但是这与先前的方法有相同的缺点；可以使用汞合金(例如基于锌、铟、铋或它们的混合物)，但是当灯还没有被密封时在生产工作中具有释放汞的缺点，这导致元素泄露到工作环境中；甚至可以使用含有液态汞的小玻璃瓶，那么在灯密封后由于局部加热这个小玻璃瓶可能破裂，而且具有在灯内需要复杂结构和复杂定位的缺点。

过去申请人已经研发了替代之前所看到的用于释放汞的方法，之前所看到的方法基于使用具有钛和/或锆的汞的金属互化物，特别是命名为St505而销售的化合物Ti₃Hg。该化合物具有直到大约500℃才释放汞的优点，因此在生产灯的过程中能够经受热处理而没有元素的损失，在800℃至900℃之间的温度汞通过激活处理(从外部通过电磁感应)被释放，除非灯被关闭。最近，为了相同的目的，申请人将基于钛-铜-铬-汞的合成物的材料引进市场，该材料在国际专利申请WO2006/008771A1中被公开并命名为St545而销售。

这些材料能够以辊压在金属带上的粉末的形式在灯内使用，例如，采取环形以便形成阴极保护件，如专利EP 806053B1中所示，或者插入合适的形状的金属容器，如专利EP 981826B1中所描述的。

对灯的工作有用的吸气材料可以是从锆、钛、钒、铌、铪或钽中选择的金属或者是这些元素(特别是锆或钛)与从过渡元素、稀土金属或铝中选择的一种或多种元素的合金。在灯内最常使用的吸气材料是含有重量大约84％的锆的锆铝合金，和含有重量大约80％的锆、15％的钴和5％的稀土的锆钴稀土合金。文件EP 806053B1和EP981826B1描述了吸气材料与汞化合物一起存在于保护件上或容器内。

近来已经研究在大尺寸(大于50英寸)的LCD显示器的背后照 明装置中使用HCFL代替传统上用于此目的的冷阴极灯(CCFL)。通过用HCFL代替CCFL的所期望的优点是更好的光输出。为了用于LCD显示器的背后照明，这些灯必须有受限的直径，该直径通常包含在4至6mm之间。

考虑到在碳酸盐的转变作用期间和灯的使用期间通过阴极达到的高温，在热阴极荧光灯中的阴极通常用金属元素保护，这避免了材料蒸发或从灯丝中喷出。实际上，因此，在涂有荧光粉的灯的壁上的沉积材料产生黑区，美观方面的瑕疵或不美观，以及灯的较弱的发光区域；这种元素通常具有环绕阴极的圆柱形保护件的形状。