[其他]放电灯装置

说明书

本发明系关于设有由半导体陶瓷材料制成之阴极的放电灯装置。

过去已有使用冷阴极之放电灯装置诸如钠气灯。此一放电灯之阴极或放电电极包括一待加热之线圈状钨丝，钨丝表面上包覆有电子放射材料，该材料为主要由钡、锶及钙构成之氧化物。

然而，传统的阴极之缺点为：电子放射材料有蒸发以及与充入于灯管内之水银蒸气反应的倾向，无法满足放电灯装置之各种所望之要件诸如耐热性、耐化学性及放电特性。另外的问题是：由于钨的价格昂贵，因此放电灯装置之成本高。

鉴于传统的放电灯装置之前述缺点，本发明之一目的系提供一可充分满足各种所望之要件诸如耐热性、耐化学性及放电特性的放电灯装置。

本发明之另一目的系提供可廉价制造的放电灯装置。

依照本发明，可提供一放电灯装置，包括一灯管及置于该灯管内的阴极，该阴极系由价补偿半导体陶瓷材料、或强制还原半导体陶瓷材料、或价补偿并强制还原半导体陶瓷材料所制成。由于阴极不包括电子放射材料而使用一半导体陶瓷材料，因此阴极不发生蒸气或阴极不与充入于灯管内的水银蒸气反应。因此，放电灯装置具有改良之特性诸如耐热性、耐化学性及放电特性。由于用作阴极的半导体陶瓷材料价格不贵，故放电灯装置较便宜。

本发明之前述及其他目的、特色及优点将由后面的说明连同附图而显得更加清楚，附图中的例子显示了本发明之较佳实施例。

图1为本发明之实施例的放电灯装置之部分横剖视图。

图2为供本发明之放电灯装置中阴极实验用的系统的示意图。

图3为显示阴极之实验数据的图。

图4为本发明之另一实施例的放电灯装置的部分横剖面图。

图5为图4中所示之放电灯装置内的阴极之底视图。

图6为图5阴极之修改例的阴极的放大部分横剖面图。

图7为本发明另一实施例的放电灯装置之部分横剖面图。

图8为图7中所示的放电灯装置内之阴极的底视图。

图9为图8阴极修正例的阴极的放大部分横剖面图。

图10为本发明另一实施例的部分横剖面图。

图11为图10中所示之放电灯装置内的阴极之侧视图。

图12为图11阴极修正例的阴极的放大部分横剖面图。

图13为本发明另一实施例的放电灯装置之部分横剖面图。

图14为图13中所示之放电灯装置内的阴极之平面图。

图15及16为图13中所示的阴极之修正例的阴极端部的部分横剖面图。

图17为本发明另一实施例的放电灯装置之部分横剖面图。

图18为图17中所示之放电灯装置内的阴极之侧视图。

图19及20为使用图17中所示之阴极修正例的阴极端部的放电灯装置之部分横剖面图。

图1显示了本发明一实施例的放电灯装置。此放电灯装置包括一玻璃质灯管1，此灯管1有一端部1a，一阴极2延伸穿过该端部1a。阴极2包括位于灯管1内的圆锥形放电表面2a、受支持于管端部1a上的一圆筒形基部2b、伸出于管端部1a外的一外端2c。阴极2由配置在基部2b及管端部1a间的一玻璃质密闭层4密闭于一密闭区3内。灯管1被填充以水银蒸气。阴极2系由一半导体陶瓷材料构成。

半导体陶瓷材料可为例如一价补偿陶瓷材料。一种典型的价补偿陶瓷材料为钛酸钡。

正如人们所熟知的，价补偿之达成方式为：加入金属离子作为杂质，该金属离子之价数与一金属氧化物的一构成金属离子相差±1;对于因杂质之加入所造成的电荷随构成金属离子之价数的增减予以补偿。

用以制造半导体材料的价补偿添加剂之例子为Y、Dy、Hf、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Er、Tb、Sb、Nb、W、Yb、Sc、Ta等。此等添加剂可单独使用或组合使用。此等添加剂应以0.01至0.8摩尔%之范围的量被添加，最好为0.1至0.5摩尔%。

阴极2之材料宜为钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙及钛酸镧等钛酸盐中之一者或其组成物。对上述钛酸盐中之钛酸可用锆酸、硅酸及锡酸中的一种或一种以上来取代。

本发明之半导体陶瓷材料可为一强制还原的半导体陶瓷材料。特别是，不使用前述还原过程，在充分的还原条件下，不使用前面提过的添加剂，即可制造可用作阴极的半导体陶瓷材料。

在该情况下，还原过程系在N₂或H₂之还原性气氛中进行，且宜在700℃或更高温度，更宜在1200至1450℃的范围中进行。

阴极亦可依如下方式通过将价补偿过程及强制还原过程组合而形成：