CN1574153A

CN1574153A - 电灯的复合电极材料和其加工方法

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Publication number: CN1574153A
Application number: CNA2004100464816A
Authority: CN
Inventors: S·M·维努戈帕尔; A·M·斯里瓦斯塔瓦; H·A·科曼佐; V·米哈; W·W·贝尔斯; G·C·拉马钱德兰; M·S·阿亚姆
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: EP1492143A2; CN100550249C; US6879091B2; US20040239225A1; EP1492143A3

Abstract

一种电子发射复合物，包括一个数量为约50到约95wt％的钽酸钡复合物，和一个占约5到约50wt％的铁电氧化物复合物，其中重量百分比是基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量的。一种生产一个电子发射复合物的方法，包括混合一个数量为约50到约95wt％的钽酸钡复合物和一个数量为约5到约50wt％的铁电氧化物复合物来形成一个电子发射母体复合物，其中重量百分比是基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量的；且在大约1000℃到大约1700℃温度下烧结复合物。

Description

电灯的复合电极材料和其加工方法

技术领域

本公开内容涉及电灯的复合电极材料和其加工方法。

背景技术

现今用于大多数商业荧光灯管的电极的标准电子发射涂层包含钡、钙、锶氧化物的混合剂(“三重氧化物发射混合剂”)。由于这些氧化物对于周围的二氧化碳和水非常敏感，其最初作为包含粘合剂和溶剂的钡、钙、锶碳酸盐的湿混合物悬浮液，通常放置在灯管电极上。接着在生产过程期间，通过阻抗加热电极在灯管组件内“激活”湿混合物悬浮液直到碳酸盐分解，释放二氧化碳和一些一氧化碳，并且在电极上留下三重氧化物发射混合剂。

然而，三重氧化物发射混合剂有几个缺点。第一，“活化作用”要求不希望的高温把碳酸盐转变成氧化物。碳酸盐到氧化物的转变不希望地释放二氧化碳和一些一氧化碳。不完全的活化作用也能导致如高点燃电压、过早阴极击穿、由于早期壁变暗而导致的光线输出损失等灯管性能问题。此外，具有涂敷三重氧化物发射混合剂的电极的灯管工作寿命相当短。因此已使用具有各种钡钽比率的钽酸钡发射混合剂替代三重氧化发射混合剂。钽酸钡的活化作用是简易的，因为其不要求碳酸盐分解。在该情形中“活化作用”只需要烧掉粘合剂并且去除水蒸气。此外，钽酸钡比三重氧化发射混合剂允许更高的阴极负载。比起三重氧化发射混合剂，钽酸钡发射混合剂通常在更短的时间内和更低的温度下激活。此外，具有涂敷钽酸钡发射混合剂的电极的灯管比起具有三重氧化物发射混合剂的灯管具有更长的工作寿命。然而，比较三重氧化物发射混合剂，包含钽酸钡发射混合剂的荧光灯通常具有较低的功效。吸收的湿气被认为是在灯管工作的首个一百个小时内导致黑带形成的原因之一。此外，钽酸钡发射混合剂的湿度灵敏性引起了很多严重的生产和加工问题。因此通常需要为放电管研发复合物，从而该放电管能有效工作，并且可以减小或者甚至消除钽酸钡发射混合剂具有的湿度灵敏性问题。

发明内容

在一个实施例中，电子发射复合物包括一个大约50％到大约95％重量百分比的钽酸钡复合物，和一个大约5％到大约50％重量百分比的铁电氧化物复合物，其中重量百分比基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量。

在另一个实施例中，生产一个电子发射复合物的方法包括混合一个大约50％到大约95％重量百分比的钽酸钡复合物和一个大约5％到大约50％重量百分比的铁电氧化物复合物来形成一个电子发射母体复合物，其中重量百分比基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量；并且在大约1000℃到大约1700℃温度下烧结复合物。

在另一个实施例中，一个电极包括一个基体和一个放置于基体上的电子发射复合物，其中电子发射复合物包括一个大约50％到大约95％重量百分比的钽酸钡复合物和一个大约5％到大约50％重量百分比的铁电氧化物复合物，其中重量百分比基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量。

附图说明

图1是一个具有电子发射复合物的线圈电极的侧面横截视图；

图2是一个具有电子发射复合物的平面阴极的侧面横截视图；

图3是一个具有电子发射复合物的杯形阴极的侧面横截视图；

图4是一个具有电子发射复合物的直线形荧光灯管的侧面横截视图；

图5是一个具有电子发射复合物的小型荧光灯管的侧面横截视图；

图6是一个具有电子发射复合物的环形荧光灯管的顶面横截视图；

图7是一个具有电子发射复合物的高压荧光灯管的侧面横截视图；和

图8是一个由铁电材料发射电子的物理模型的示意图。

具体实施方式

本文所公开的是包括钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的一个电子发射复合物。这些电子发射复合物结合了良好的电子发射特性和低蒸发率以及高溅射阻力。其可以有利地用于直线形、环形和小型荧光灯管中。

钽酸钡复合物有利地具有分子式(I)

(Ba_1-x，Ca_x，Sr_p，D_q)₆(Ta_1-y，W_y，E_t，F_u，G_v，Ca_w)₂O_(11±δ) (I)

其中δ是一个大约0到6的数字；而Ba，Ca，Sr，Ta，和W分别是钡、钙、锶、钽和钨，并且D可以是碱化土金属离子或者碱土金属离子，而E、F和G可以是碱化土金属离子或碱土金属离子和/或过渡金属离子。在上述分子式(I)中，x是一个最大约为0.7的数量，而y是一个最大约为1的数量，p和q是最大约为0.3的数量并且t是一个大约为0.10到0.50的数量，u是一个最大约为0.5的数量，v是一个最大约为0.5的数量，w是一个最大约为0.25的数量。在一个示范实施例中，D最好是镁，E最好是锆(Zr)，F最好是铌(Nb)，而G最好是钛(Ti)。

在这些范围内，x大于或等于约0.25通常是理想的，最好大于或等于约0.3。在这些范围内，x小于或等于约0.4也是理想的，最好小于或等于约0.38。y小于或等于约0.5通常是理想的，最好小于或等于约0.3，而小于或等于约0.1最佳。y大于或等于约0.01通常也是理想的，最好大于或等于约0.03，而大于或等于约0.05最佳。p和q小于或等于约0.25通常是理想的，最好小于或等于约0.15，而小于或等于约0.1最佳。p和q大于或等于约0.01通常也是理想的，最好大于或等于约0.05。u和v小于或等于约0.4通常是理想的，最好小于或等于约0.25。u和v大于或等于约0.01通常也是理想的，最好大于或等于约0.02。w小于或等于约0.15也是理想的，最好小于或等于约0.10。类似的w大于或等于约0.01是理想的，最好大于或等于约0.05。优选的钽酸钡复合物是这样的：在分子式(I)中的x具有大于或等于约0.25和小于或等于约0.35的值，y是一个为0或1的数字，而p、q、t、u、v和w都等于0。

在钽酸钡复合物中首选的碱金属离子和碱土金属离子是钠、钾、铯、铷、镁、钙、锶或钡。分子式(I)的钽酸钡复合物可以从金属化合物例如相应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、羧酸盐、硫酸盐、氯化物等衍生而来。在一个示范实施例中，钽酸钡复合物从相应的固态复合羧酸盐、碳酸盐、氧化物和/或硝酸盐衍生而来。

通常用于制备钽酸钡复合物的金属化合物例如氧化物、碳酸盐、硝酸盐、羧酸盐、硫酸盐、氯化物等，可以用例如球磨机、亨舍尔混合机、韦林氏搅切器、辊轧机等设备中的剪切力和压力的结合，研磨成需要的颗粒尺寸。金属化合物可在一个时间周期内研磨，以有效地生成约0.4至约8微米的颗粒。在该范围内，颗粒尺寸大于或等于约0.8微米通常是理想的，最好大于或等于约1微米，而大于或等于约1.5微米为最佳。在该范围内，颗粒尺寸小于或等于约7微米也是理想的，最好小于或等于约6微米，而小于或等于约5微米为最佳。

在一个示范实施例中，在一个进行钽酸钡复合物的制备的方式中，初始的钡、钽、钙和/或钨粉末如碳酸钡(BaCO₃)粉末、五氧化二钽(Ta₂O₅)粉末、碳酸钙(CaCO₃)粉末和/或三氧化钨(WO₃)粉末按化学计量比混合，以得到第一粉末，该第一粉末将导致具有期望的效能和使用寿命的比率的电子发射复合物。更有利的是，五氧化二钽粉末在混合步骤前进行研磨，使得其平均颗粒尺寸为4微米或更小，以提高其反应性。然后第一(即已混合)粉末经过第一烧结过程，形成烧结体或“块状物”，其带有必需的钽酸钡复合物。更有利的是，第一烧结过程发生在一个温度约1500℃的熔炉内，进行约10个小时。然而，如果需要，也可以使用其他合适的烧结温度和持续时间。

然后研磨带有钽酸钡复合物的烧结体，以形成第二粉末。第二粉末最好在作为研磨介质的丙醇或水中研磨，并随后干燥。然而，也可以使用其他研磨介质如甲醇。作为选择，锆和/或锶可以以氧化锆或碳酸锶粉末加入第一粉末或第二粉末，以形成一个需要的钽酸钡复合物。然后带有钽酸钡复合物的第二粉末与铁电氧化物复合物混合，以形成一个电子发射母体复合物，其与粘合剂和可选择地一种溶剂混合，以形成电子发射复合物。

带有钽酸钡复合物的第二粉末利用约1到10微米尺寸的颗粒。在该范围内，钽酸钡复合物颗粒尺寸大于或等于约1.5微米通常是理想的，最好大于或等于约2微米，而大于或等于约3微米为最佳。在该范围内，钽酸钡复合物颗粒尺寸小于或等于约9微米也是理想的，最好小于或等于约8微米，而小于或等于约6微米为最佳。更有利的是，研磨第二粉末，直到其平均颗粒尺寸达到约4微米并且有一个窄小的颗粒分布。

在电子发射复合物中加入钽酸钡复合物，基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量，其量为约50％到约95％重量百分比(wt％)。在该范围内，基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量，钽酸钡复合物的量大于或等于约55wt％通常是理想的，最好大于或等于约60wt％，而大于或等于约65wt％为最佳。基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量，钽酸钡复合物的量小于或等于约90wt％也是理想的，最好小于或等于约88wt％，而小于或等于约85wt％为最佳。

钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物都可以用各种不同方法制造，这些方法通常允许对颗粒尺寸和结晶度进行良好的控制。这些制造过程的合适例子是：草酸分解法、反应研磨法、溶胶-凝胶法、湿化学沉淀、熔融-盐复合和机械化学复合。在一个示范实施例中，通过溶胶-凝胶过程或其他物理和/或化学薄膜层沉积方法，包括钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的一种复合物也能被作为一个或薄或厚的膜层安置于一个钨基体上。

可用于电子发射复合物的铁电氧化物复合物包括铌酸锂、钽酸锂、诸如铅镁的钛酸盐铌酸盐、锆铅的钛酸盐、钡铅的钛酸盐的基于铅的化合物，或类似物质；钛酸钡族的钙钛矿，锶钡的钛酸盐，包含Aurivillius族的层状结构的铁电物质的铋，例如钛酸铋、锶铋的钽酸盐、钡铋的钽酸盐(SBT)、钨青铜、锆铅的钛酸盐(PZT族)变体、锆铅的钒酸盐、铌酸盐、钽酸盐、钛酸盐的变体或类似物质，或包括至少一个前述铁电氧化物的化合物的组合。优选的铁电氧化物复合物为钛酸钡、锆铅的钛酸盐、锶钡的铌酸盐、铌酸锂、钽酸锂和锶铋的钽酸盐。

使用具有大约1到大约50微米的铁电氧化物复合物颗粒通常是理想的。在该范围内，铁电氧化物复合物颗粒尺寸大于或等于约1.5微米通常是理想的，最好大于或等于约2微米，而大于或等于约3微米为最佳。在该范围内，铁电氧化物复合物颗粒尺寸小于或等于约45微米也是理想的，最好小于或等于约40微米，而小于或等于约35微米为最佳。首选的平均铁电氧化物颗粒尺寸为大约4微米。

在一个实施例中，适合用作活化剂添加剂的金属可以可选择性地添加于电子发射母体复合物，以在烧结过程中使电子发射复合物的形成变得容易。第VIIIa组的一个过渡金属如镍可用作为活化剂添加剂。合适的烧结辅助物或活化剂添加剂包括至少一种其他氧化物，如二氧化钛(TiO₂)或。氧化锆(ZrO₂)，其导致复合物中氧化物相的液相烧结。也可以使用其他用于混合氧化物的液相烧结辅助物，如氟化锂(LiF)、氯化钾(KCl)、氯化锂(LiCl)、硫酸锂和氧化锂(Li₂O)。在一个示范实施例中，基于电子发射复合物的总重量，可添加氧化锆(ZrO₂)的量为最多约2wt％。

电子发射复合物通常可用陶瓷和冶金领域使用的多种处理方法来制造。如上所述，如果需要，带有铁电氧化物复合物的钽酸钡复合物的粉末通常先机械研磨，以形成带有理想尺寸颗粒的电子发射母体复合物。电子发射母体复合物的颗粒然后与粘合剂和可选择的溶剂混合，以形成一个湿混合物。湿混合物可以以浆、悬浮液、溶液、糊或类似形式存在。在形成所述的湿混合物期间可能继续进行机械研磨。然后湿混合物被涂敷到理想的基体上，随之进行干燥以形成绿涂层。基于湿混合物的重量，这儿定义的绿涂层包括小于或等于约10wt％的溶剂。基于湿混合物的重量，溶剂在绿涂层中小于或等于约8wt％通常是理想的，最好小于或等于约5wt％，而小于或等于约3wt％为最佳。然后带有绿涂层的基体被退火，以使绿涂层的烧结变得容易，以形成电子发射复合物。

在制备湿混合物中使用的粘合剂为：聚合树脂，陶瓷粘合剂，或包括聚合树脂和陶瓷粘合剂的组合物。在制备湿混合物中使用的聚合树脂可以是热塑性树脂，热固性树脂，或包括热塑性树脂和热固性树脂的组合物。热塑性树脂可以是低聚体，聚合体，共聚体，例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物、星嵌段共聚物、dendrimers、聚合电解质、离聚物或类似共聚物，或包括至少一种前述热塑性树脂的组合物。热塑性树脂的合适例子是：聚缩醛，聚丙烯酸树脂，苯乙烯丙烯腈，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁烯酯，聚酰胺，聚酰胺酰亚胺，多芳基化合物，聚亚安酯，聚醚酰亚胺，聚四氟乙烯，氟化乙烯丙烯，全氟烷氧基聚合体，如聚乙二醇、聚丙二醇或类似物，聚氯三氟乙烯，聚偏二氟乙烯，聚氟乙烯，聚醚酮，聚醚醚酮，聚醚酮酮，硝化纤维，纤维素，木质素或类似物质，或包括至少一种前述热塑性树脂的组合物。首选的热塑性树脂是硝化纤维。

使用带有平均分子量为约1000克每摩尔(克/摩尔)至500,000克/摩尔的热塑性树脂通常是理想的。在该范围内，使用带有平均分子量大于或等于约2000的热塑性树脂是理想的，最好大于或等于约3000，而大于或等于约4000克/摩尔为最佳。在该范围内，分子量小于或等于约200,000也是理想的，最好小于或等于约100,000，而小于或等于约50,000克/摩尔为最佳。

热塑性树脂混合物的例子包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/尼龙，聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，丙烯腈丁二烯苯乙烯/聚氯乙烯，聚亚苯基醚/聚苯乙烯，聚亚苯基醚/尼龙，聚碳酸酯/热塑性尿烷，聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁烯酯，聚对苯二甲酸乙烯酯/聚对苯二甲酸丁烯酯，苯乙烯-顺丁烯二酐/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚乙烯/尼龙，聚乙烯/聚缩醛，或类似物，或包括至少一种前述热塑性树脂混合物的组合物。

聚合热固性材料的特定的非限定性例子包括聚亚安酯，环氧树脂，酚醛树脂，聚酯，聚酰胺，硅树脂，或类似物，或包括至少一种前述热固性树脂的组合物。

在制备湿混合物中也可使用陶瓷粘合剂。陶瓷粘合剂的合适例子是：磷酸铝(AlPO₄)，二氧化硅(SiO₂)，和氧化镁(MgO)。基于湿混合物的总重量，粘合剂通常使用的量为约5到50wt％。在该范围内，基于湿混合物的重量，粘合剂在湿混合物中占的量通常大于或等于约8wt％，最好大于或等于约10wt％，而大于或等于约12wt％为最佳。在该范围内，基于湿混合物的重量，粘合剂在湿混合物中占的量通常小于或等于约45wt％，最好小于或等于约40wt％，而小于或等于约35wt％为最佳。

在制备湿混合物中可选择性地使用溶剂。在制备湿混合物中通常可使用液体疏质子极性溶剂，如碳酸丙二酯，碳酸乙二酯，丁内酯，乙腈，苯基氰，硝基甲烷，硝基苯，环丁砜，二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，乙酸丁酯，乙酸戊酯，甲基丙醇或具有变性乙醇的丙二醇单甲基醚乙酸酯，或类似物，或包括至少一种前述溶剂的组合物。在制备湿混合物中通常也可使用极性质子溶剂，如水，甲醇，乙腈，硝基甲烷，乙醇，丙醇，异丙醇，丁醇，或类似物，或包括至少一种前述极性质子溶剂的组合物。在制备湿混合物中通常也可使用其他非极性溶剂，如苯，甲苯，二氯甲烷，四氯化碳，己烷，二***，四氢呋喃，或类似物，或包括至少一种前述溶剂的组合物。包括至少一种疏质子极性溶剂和至少一种非极性溶剂的的共溶剂也可以用于制备湿混合物。离子性液体也可以用于制备湿混合物。首选的溶剂是具有变性乙醇的丙二醇单甲基醚乙酸酯。首选溶剂包括约90到约95wt％的具有约1到约2wt％的变性乙醇的丙二醇单甲基醚乙酸酯通常是理想的。

基于湿混合物的总重量，溶剂的通常使用量为约5到约60wt％。在该范围内，基于湿混合物的总重量，溶剂在湿混合物中占的量通常大于或等于约8wt％，最好大于或等于约10wt％，而大于或等于约12wt％为最佳。在该范围内，基于湿混合物的总重量，溶剂在湿混合物中占的量通常小于或等于约48wt％，最好小于或等于约45wt％，而小于或等于约40wt％为最佳。

湿混合物通常涂敷到理想的基体上，如钨丝或钨片，然后进行第二烧结过程。基体通常可作为一个用于灯上的电极。通过浸渍涂布、喷漆、静电喷涂、画笔涂漆或类似方法进行基体涂敷。湿混合物涂敷到基体上的方法通常决定了阴极的强度。在一个实施例中，湿混合物可被涂敷到基体上，然后通入一个额定电流来电阻加热，以燃烧粘合剂并激活电子发射材料。在另一个实施例中，钽酸钡复合物、铁电氧化物复合物和钨粉可被烧结成高密度，并用作复合的烧结电极。预期该复合烧结电极可提供在灯内放置阴极的重大灵活性，并允许如更窄小直径的荧光管的灯的设计灵活性。

烧结后的涂敷厚度通常约3微米到约100微米。在该范围内，涂敷厚度大于或等于约4微米是理想的，最好大于或等于约5微米，而大于或等于约8微米为最佳。在该范围内，涂敷厚度小于或等于约95微米也是理想的，最好小于或等于约75微米，而小于或等于约60微米为最佳。

被涂敷的基体通常要经受第二烧结过程，以去除溶剂和粘合剂并在基体上形成电子发射复合物的涂层。第二烧结过程可以通过加热过程来进行，如传导、对流、如射频辐射或微波辐射的辐射。在另一个实施例中，通过电阻加热电极来烧结湿混合物，以形成电子发射复合物。如果需要，也可以组合不同的加热方法来烧结，例如，对流加热结合电阻加热。利用传导、对流、辐射、电阻加热或其组合的第二烧结过程可以在约1000到约1700℃下进行。在该范围内，使用大于或等于约1100℃的温度通常是理想的，最好大于或等于约1200℃，而大于或等于约1300℃为最佳。在该范围内，温度小于或等于约1650℃也是理想的，最好小于或等于约1625℃，最好小于或等于约1600℃，而小于或等于约1550℃为最佳。首选的烧结温度为约1500℃。首选的烧结方法是使用对流加热。

作为另一种选择，如果需要，烧结可以以两阶段过程来进行。在第一阶段，通过加热绿涂层到温度约300℃至约400℃并持续约10至约60分钟来去除粘合剂。在第二阶段，材料的烧结温度为约1000℃至约1700℃。

基体可以为任何需要的形状。其可以为1维、2维或3维或任何如分形维度(fractional dimension)的约3维的维度。合适的1维基体为直线形灯丝，如环行灯丝、椭圆形灯丝、线圈灯丝等非直线形灯丝或类似灯丝。合适的2维基体为平面圆盘、平面片或弯曲片和类似形状。合适的3维基体是中空球形，杯形，珠形等。使用带有1、2或3维形状的组合的基体也是可能的。首选基体是钨灯丝。在一个示范实施例中，基体是一个灯中的电极。电极可以是灯中的阳极、阴极或同时为阳极和阴极。

在图1-7中描述了各种灯的实施例。这些实施例显示了如何以各种阴极形状来利用电子发射复合物。电子发射复合物的应用并不仅限于所描述的实施例。阴极可包括连接镇流器5的金属丝或线圈3，如图1所示的钨线圈。作为另一种选择，阴极可包括一个平面部件6，在其至少一个表面上包含发射混合物1，如图2所示；或包括一个杯7，在其空的内部空间内包含发射混合物1，如图3所示。灯可包括任何灯，最好是包括阴极3、镇流器5和气体容纳包壳或护罩9的荧光灯。包壳的内表面可涂敷电子发射复合物10。荧光灯可包括一个如图4所示的直线形荧光灯11，一个如图5所示的小型荧光灯13，或一个如图6所示的环形荧光灯15。作为另一种选择，如图7所示，灯可包括一个高压灯17，其包含一个位于外壳或灯泡9之内的内部气体包壳12。

电子发射复合物可有利地使用在一个荧光灯的电极内。电子发射复合物通常比现在使用的三重碳酸盐具有更低的蒸发率、更高的喷溅阻力和更容易激活。电子发射材料的高负载也有助于提高阴极的寿命。电子发射复合物可有利地在空气内处理。因为复合材料是稳定的，不受到任何化学转化(不象在三重氧化物阴极中发生的那样)，不完全激活的可能性或污染大大降低了。

如图8所示，存在于电子发射复合物中的铁电氧化物复合物使强电子发射变得容易，因为其能在其极性表面产生静电荷。铁电氧化物的特征在于高自发性极化，并通常通过产生无补偿静电荷大大促成电子发射。当其自发性极化在热电效应、压电效应或极性转换效应下从其平衡状态分布时，生成这些电荷。在灯操作的初始阶段，加热阴极能扰乱铁电成分的自发性极化，引起的热电效应导致无补偿静电荷的产生。通过持续加热，复合电极的碳酸钡成分促成电子在更高温度下发射。阴极表面上一释放足够数量的电子，在阴极和阳极之间就产生一个电压脉冲，电子就这样向着阳极加速。在该阶段，启动并维持放电。就这样预期复合电极的铁电成分加速促使放电的临界电子质量的形成。因此这些复合电极用作快速启动和即时启动放电灯的启动物(enabler)。

因为铁电复合物中呈现的高密度电荷，电子发射复合物也能进行由电子隧穿导致的电子场发射。不受限于理论，铁电自发性极化的发生是由于加热从其平衡状态的扰乱。热电效应产生的无补偿静电荷能导致电子在低于或等于约200℃的相对低温下发射。一旦阴极表面上释放足够数量的电子，在阴极和阳极之间就施加一个电压脉冲，电子就这样向着阳极加速。在该阶段，启动并维持放电。

湿混合物在电极中的应用和其随后在灯外部的烧结有利地防止了在激活灯的过程中二氧化碳的发展，因此降低了灯性能上的差异。因为碳酸钡复合物和铁电氧化物复合物对于湿气不敏感，形成的电子发射复合物在发射过程中不产生任何深色的氧化物带。

电极也可以用于无水银放电灯中，如基于氙以及平板形显示设备中的灯。由于更高的工作温度，复合物在高强度放电(HID)灯中的使用可能需要添加如锆酸钡(其具有更高的熔点)的成分。与铁电电子发射相关的高电子密度甚至可扩展将这些阴极应用于X射线管。

虽然根据示范实施例描述了本发明，但本技术领域的普通技术人员应该理解：在不超出本发明范围的情况下，可以进行多种变动和用同等物替换其元件。此外，在不超出其本质范围的情况下，可以进行多种变动，以使特定的情形或材料适合本发明的教义。因此，这意味着本发明并不限于公开的用于实现本发明的作为最佳模式的特定实施例，而且本发明将包括所有符合后附的权利要求书的范围的实施例。

Claims

1.一种电子发射复合物，包括：

一个数量为约50到约95wt％的钽酸钡复合物；和

一个数量为约5到约50wt％的铁电氧化物复合物，其中重量百分比是基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量。

2.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，钽酸钡复合物具有分子式(I)

其中δ是一个0到约6的数字；而D是碱化土金属离子或者碱土金属离子；E、F和G是碱化土金属离子、碱土金属离子和/或过渡金属离子；x是一个最大约为0.7的数量；而y是一个最大约为1的数量；p和q是最大约为0.3的数量；t是一个约为0.10到约0.50的数量；u是一个最大约为0.5的数量；v是一个最大约为0.5的数量，而w是一个最大约为0.25的数量。

3.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，D是镁，E是锆，F是铌，而G是钛。

4.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，x是一个约0.25到约0.35的数量，y大约为1，而p、q、t、u、v和w都等于0。

5.根据权利要求2所述的复合物，其特征在于，x是一个约0.25到约0.35的数量，而y、p、q、t、u、v和w都等于0。

6.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，碳酸钡复合物颗粒尺寸为约1到约10微米。

7.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，铁电氧化物复合物包括铅。

8.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，铁电氧化物复合物是铌酸锂、碳酸锂、钛酸钡族的钙钛矿，或包含Aurivillius族的层状结构铁电物质的铋。

9.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，进一步包括硝化纤维粘合剂。

10.根据权利要求1所述的复合物，其特征在于，进一步包括溶剂。

11.一种利用权利要求1所述的复合物制造的电极。

12.一种生产一个电子发射复合物的方法，包括：

混合一个数量为约50到约95wt％的钽酸钡复合物和一个数量为约5到约50wt％的铁电氧化物复合物来形成一个电子发射母体复合物，其中重量百分比是基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量的；且

在大约1000℃到大约1700℃温度下烧结电子发射母体复合物。

13.一种包括钨基体和安置于基体上的电子发射复合物的电极，其中电子发射复合物包括一个数量为约50到约95wt％的钽酸钡复合物，和一个数量为约5到约50wt％的铁电氧化物复合物，其中重量百分比是基于钽酸钡复合物和铁电氧化物复合物的总重量的。