專利名稱：氣體放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體放電燈，它包括由陶瓷材料制成的耦合輸入裝置。
氣體放電燈包括透輻射的放電管，其中密封有含有氣態(tài)、可電離填充物的放電空間，在該空間中距離適當(dāng)間隔排列有電極。
美國(guó)專利US5654606公開了這種氣體放電燈。用金屬和陶瓷材料的燒結(jié)組合物替代了傳統(tǒng)的金屬電極作為耦合輸入裝置。通過在耦合輸入裝置之間形成高電容電壓，在氣體放電燈的氣體容腔中直接形成載荷子。所用的陶瓷材料中需加入少量的金屬，以便當(dāng)點(diǎn)燃該氣體放電燈時(shí)，耦合輸入裝置在變化的溫度下具有足夠的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種氣體放電燈，該燈具有性能改進(jìn)的陶瓷耦合輸入裝置。
此目的如下實(shí)現(xiàn)，一種氣體放電燈，包括由陶瓷材料制成的耦合輸入裝置，其特征在于該耦合輸入裝置由鐵電陶瓷制成。
該耦合輸入裝置的陶瓷材料必須滿足下列要求具有(基本上)矩形磁滯回線，高介電常數(shù)εr，高剩余極化強(qiáng)度Pr。
大多數(shù)介電材料具有較低的介電常數(shù)值εr和較小的場(chǎng)相關(guān)系數(shù)εr(E)。少數(shù)鐵電材料無此規(guī)律；這些材料的εr值在臨界場(chǎng)強(qiáng)Ec處表現(xiàn)出強(qiáng)烈的，不連續(xù)的變化。
可以用具有非線性特征的鐵電材料片作為氣體放電燈的耦合輸入裝置。這些片作為陶瓷板電容器，通過加上交流電壓而在內(nèi)表面充電。電容性電荷的大致非線性上升將燈點(diǎn)燃，并繼續(xù)使燈發(fā)光。
鐵電陶瓷最好包含Ba(Ti1-XZrX)O3，摻有施主/受主的組合物。
Ba(Ti1-XZrX)O3摻有施主/受主的組合物為具有所需非線性屬性的鐵電材料。在Ba(Ti1-XZrX)O3混合晶體陶瓷中，少量施主/受主組合物的雜質(zhì)使其具有較高的剩余極化強(qiáng)度值Pr和介電常數(shù)值εr。另外，這些摻有施主/受主雜質(zhì)的Ba(Ti1-XZrX)O3陶瓷具有矩形磁滯回線。
施主/受主組合物最好包括Mn3+和W6+，或Yb3+和Nb5+，或Yb3+和Mo6+，或Mg2+和W6+，或Mn3+和Nb5+，或Yb3+和W6+，或Mg2+和Nb5+，或Mn3+和Dy3+，Ho3+，Er3+，Gd3+，Nd3+，Y3+。
施主/受主組合物具有顯著提高的介電常數(shù)εr和剩余極化強(qiáng)度Pr。
鐵電陶瓷中鋯的含量最好為X＝0.09。
在BaTiO3中加入BaZrO3使組合物Ba(Ti1-XZrX)O3的混合晶體中的矯頑場(chǎng)強(qiáng)度降至Ec＜100V/mm。在工作電壓220V的狀態(tài)下，可以有利地使所用的耦合輸入裝置具有某一厚度，以得到足夠的介電強(qiáng)度。當(dāng)鋯含量為X＝0.09時(shí)，矯頑場(chǎng)強(qiáng)度為Ec≈70V/mm，居里溫度Tc為90℃，該溫度高于氣體放電燈的工作溫度。
比值Ba/(Ti，Zr，雜質(zhì))最好在0.997-0.998之間變化。
在鈣鈦礦中，陽離子間的原子比對(duì)陶瓷材料的屬性具有較大影響。在混合晶體序列Ba(Ti1-XZrX)O3中，當(dāng)原子比Ba/(Ti，Zr，雜質(zhì))略小于1時(shí)，隨Ec或Tc值變化而達(dá)到介電常數(shù)εr的最大增量。
本發(fā)明的其他特征將參照實(shí)施例詳細(xì)描述。
圖中

圖1為本發(fā)明氣體放電燈的縱向側(cè)面圖。
如圖1所示，氣體放電燈包括管狀放電管1，由例如鈣玻璃制成，該放電管封閉成包含有氣態(tài)的、可電離填充物的放電空間3。放電管1的內(nèi)表面帶有發(fā)光層2。氣態(tài)可電離的填充物可以為例如水銀和氬。摻雜有施主/受主組合物的Ba(Ti1-XZrX)O3形成的耦合輸入裝置4彼此距離適當(dāng)間隔地排列在放電空間3中放電管1的相對(duì)兩側(cè)。每個(gè)耦合輸入裝置4都連接有電流源5，如金屬接頭。一體制作的放電孔6用于抽空或填充放電導(dǎo)管1。當(dāng)在耦合輸入裝置4上提供交流電壓時(shí)，該裝置4同時(shí)作為陶瓷板電容器，從而對(duì)燈的內(nèi)表面進(jìn)行充電?；旧弦苑蔷€性增長(zhǎng)對(duì)電容器進(jìn)行充電，從而將燈點(diǎn)燃，同時(shí)使燈繼續(xù)發(fā)光。用作耦合輸入裝置4的鐵電材料必須符合下列要求具有較高的剩余極化強(qiáng)度值Pr和較高的介電常數(shù)εr，矩形的磁滯回線，高于燈工作溫度的居里溫度Tc，低于220V工作電壓的矯頑場(chǎng)強(qiáng)度Ec。
摻雜有施主/受主組合物的Ba(Ti1-XZrX)O3具有所需的非線性特征。典型的受主摻雜物為Mn3+，F(xiàn)e3+，Cr3+，Mg2+和Lu3+，將它們插入鈣鈦礦晶格的Ti4+和Zr4+點(diǎn)陣中。對(duì)于施主所用材料最好由位于Ti4+和Zr4+點(diǎn)陣中的Nb5+、W6+、Mo6+、Mo5+及位于Ba2+點(diǎn)陣中的Y3+、Dy3+、Er3+、Nd3+和Gd3+制成。最好使用下列組合物Mn3+和W6+(3∶1～2∶1)或者Yb3+和Nb5+(1.5∶1)或者Yb3+和Mo6+(2.5∶1)或者M(jìn)g2+和W6+(2.5∶1)或者M(jìn)n3+和Nb5+(1.5∶1～1∶1)或者Yb3+和W6+(2.5∶1)或者M(jìn)g2+和Nb5+(1.5∶1)或者M(jìn)n3+和Dy3+、Ho3+、Er3+、Gd3+、Nd3+、Y3+(1.5∶1～1∶1)。
表1Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中雜質(zhì)的影響(∑雜質(zhì)≌750ppm，T燒結(jié)＝1450℃，Ba/(Ti，Zr，摻雜物)＝0.9975)
陶瓷材料的特性受鋯含量，陽離子之比以及制備時(shí)燒結(jié)溫度，原材料的純度和鐵電材料的化學(xué)均勻性的影響。
純BaTiO3陶瓷的矯頑場(chǎng)強(qiáng)度為Ec＞100V/mm。Ba(Ti1-XZrX)O3組合物混合晶體的矯頑場(chǎng)降至Ec＜100V/mm。
當(dāng)加入BaZrO3時(shí)，純BaTiO3中的鐵電居里溫度從Tc＝130℃按每原子百分比4℃下降。在鋯含量為X＝0.09時(shí)，矯頑場(chǎng)強(qiáng)度Ec≈70V/mm，居里溫度Tc約為90℃。
在鈣鈦礦中，主要是陽離子之間的比值影響其屬性。在BaTiO3中，原子比Ba/Ti對(duì)陶瓷材料的可燒結(jié)性和介電特征有很大影響。例如在Ba/Ti≈1時(shí)，形成了帶有高介電常數(shù)εr的細(xì)粒陶瓷。在組合物Ba(Ti0.91Zr0.09)O3的混合晶體中，當(dāng)原子比略小于1時(shí)，介電常數(shù)Er隨Ec或Tc增長(zhǎng)。表2Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中原子比Ba/(Ti，Zr)的影響(∑雜質(zhì)≌750ppm，T燒結(jié)＝1450℃)
在生產(chǎn)過程中的燒結(jié)溫度，原材料的純度，混合晶體Ba(Ti1-XZrX)O3的化學(xué)均勻性對(duì)介電常數(shù)εr，剩余極化強(qiáng)度Pr和磁滯回線的趨向起決定性影響。少量雜質(zhì)或部分混合的原材料曾引至剩余極化強(qiáng)度Pr的實(shí)質(zhì)下降，并使磁滯回線傾斜。
表3Ba(Ti0.91Zr0.09)O3中，在居里溫度Tc和矯頑場(chǎng)Ec時(shí)，原材料的純度和燒結(jié)溫度對(duì)介電常數(shù)εr的影響
權(quán)利要求
1.一種氣體放電燈，包括由陶瓷材料制成的耦合輸入裝置(4)，其特征在于該耦合輸入裝置(4)由鐵電陶瓷制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體放電燈，其特征在于所述鐵電陶瓷包括摻雜有施主/受主組合物的Ba(Ti1-XZrX)O3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氣體放電燈，其特征在于所述施主/受主組合物包括Mn3+和W6+或Yb3+和Nb5+或Yb3+和Mo6+或Mg2+和W6+或Mn3+和Nb5+或Yb3+和W6+或Mg2+和Nb5+或Mn3+和Dy3+、Ho3+、Er3+、Gd3+、Nd3+、Y3+。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氣體放電燈，其特征在于所述鐵電陶瓷中的鋯含量為X＝0.09。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的氣體放電燈，其特征在于所述比值Ba/(Ti，Zr，雜質(zhì))在0.997-0.998之間的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體放電燈,它包括由Ba(Ti
文檔編號(hào)H01J61/067GK1272680SQ0011806
公開日2000年11月8日 申請(qǐng)日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月7日
發(fā)明者D·亨寧斯, O·斯太格曼 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司