Металлогалогенная лампа Советский патент 1984 года по МПК H01J61/18 

Изобретение относится к источникам света, предназначено для использования в электронной промышленности, а именно для фотоэкспонирования экранов цветных электронно-лучевых приборов (ЦЭЛП), и может быть использовано в радиотехнике при производстве печатных плат, в полиграфии и медицине.

Известен источника света для установок фотоэкспонирования экранов цветных кинескопов - ксеноновая лампа ДКСШРБ 3000, представляющая собой шаровой прозрачный баллон с двумя электродами, охлаждаемыми изнутри водой. Баллон ксеноновой лампы наполнен ксеноном при давлении выше атмосферного 1.

Однако такая лампа не имеет достаточно мощного активного УФ излучения (всего 10%), соответствующего спектральной чувствительности хромированного поливинилового спирта (ПВС), входящего в состав люминофорных суспензий, что делает достаточно длительным процесс фотоэкспонирования люмияофорных покрытий (30-70 с). Кроме того, ксеноновая лампа ДКСШРБ3000 требует определенной установки в устройствах фотоэкспонирования, сложной юстировки относительно отражателя и обязательного использования световода, сводящего световой поток лампы в узкий пучок и обеспечивающего необходимое светораспределение по поверхности экрана за счет матировки выходного торца световода.

Известны также устройства для фотоэкспонирования экранов ЦЭЛТ с различными конструкциями УФ ламп 2 и 3.

Однако спектральные кривые известных УФ ламп далеки от спектральной чувствительности хромированного ПВС, входящего в состав люминофорных суспензий, имеют низкий энергетический КПД в требуемой области спектра, что делает достаточно больщим время, затрачиваемое на фотоэкспонирование люминофорных покрытий.

Наиболее близкой по технической сущности с изобретению является металлогалогенная лампа, содержащая оптически прозрачный баллон, наполненный стартовым газом, ртутью и иодидом свинца 4.

Недостаток данной лампы заключается в низком энергетическом КПД в требуемой области спектра. Это приводит с больщому времени экспонирования люминофорных покрытий, нанесенных на поверхность экрана, и к снижению качества экрадюв ЦЭЛП за счет неполного поглощения люминофорным покрытием излучаемого света, приводящего к неполному закреплению люминофорных частиц на стекле экрана.

Цель изобретения - повышение эффективности излучения лампы в области спектра 300-450 нм.

Для достижения поставленной цели в металлогалогенную лампу, содержащую оптически прозрачный баллон, наполненный

стартовым газом, ртутью и иодидом свинца, в баллон дополнительно введен никель и компоненты взяты в следующем соотнощении, мг/см :

Никель (Ni)0,02-0,1

Иодид свинца (РЬЛ)г0,15-1,1

Ртуть (Hg)2,0-4,0

Стартовый газ - аргон, как и в прототипе, находится в баллоне при давлении 20 мм рт. ст.

Введение никеля в ртутно-свинцовый разряд позволяет усилить световое излучение лампы в требуемой области спектра (300- 450 нм) за счет сильных линий никеля (341,4 349,3, 351,5 и 352,4 нм), а тем самым приблизить спектр лампы к спектральной чувствительности хромированного ПВС, входящего в состав люминофорных суспензий. Это позволит уменьщить время экспонирования экранов и улучшить их качество. На фиг. 1 изображена предлагаемая металлогалогенная лампа, разрез; на фиг. 2 - установка фотоэкспонирования экранов ЭЛТП с металлогалогенной лампой (вид сбоку), разрез; на фиг. 3 - график спектральной чувствительности хромированного ПВС, входящего в состав люминофорных

суспензий; на фиг. 4 - спектр известной лампы; на фиг. 5 - спектр предлагаемой металлогалогенной лампы.

. Предлагаемая металлогалогенная лампа (фиг. ) представляет из себй прозрачный кварцевый баллон 1 цилиндрической

формы, наполненный стартовым газом (аргоном) при давлении 20 мм рт. ст. Внутрь баллона введены дозировки ртути 2, иодида свинца 3 и никеля 4. В торцы лампы впаяны активированные вольфрамовые электроды 5. Энергия разряда подводится через

фольговые вводы б, закрепленные на цоколях 7.

Металлогалогенная лампа 8 (фиг. 2) устанавливается в месте обычного расположения световода в известных установках и

закрепляется на кронштейнах 9, связанных с корпусом 10 установки фотоэкспонирования цветных экранов. Лампа 8 крепится к кронштейнам 9 с помощ,ью специальных винтов 11. Диафрагма 12 устанавливается в непосредственной близости от лампы 8

и имеет регулировочное устройство (не показано) , позволяющее выбирать ширину и длину щели в зависимости от типа кинескопа. Выбранный размер отверстия (щели) диафрагмы 12 фиксируется с помощью специальных винтов 13. Охлаждение лампы

8 воздущное, например с помощью вентилятора типа ВН-2.

Излучаемый лампой 8 свет вначале попадает на корректирующую линзу 14, пройдя через светопоглощающий фильтр 15 и отверстия маски 16, попадает на люминофорное покрытие 17, нанесенное на внутреннюю поверхность зкрана 18. Для полного перекрытия светового пучка служит автомати-, ческая заслонка 19. На фиг. 3 кривая 20 показывает спектральную чувствительность хромированных слоев поливинилового спирта; Она начинается примерно от 570 нм, постепенно увеличивается влево, достигнув максимума у 360 нм, затем снижается у.320 нм и вновь возрастает, т. е. практическая область чувствительности хромированного ПВС находится в пределах длин волн 300-450 нм. На фиг. 5 где, дан линейчатый спектр известной металлогалогенной лампы, цифрой 21 сугмечены линии ртути, соответствующие 313 и 365 нм, а 22 - линии свинца, соответствующие 363, 368 и 403,6 нм. На фиг. 6 приведен линейчатый сцектр предлагаемой металлогалогенной лампы. Как видно из фигуры, в спектре лампы появились новые сильные линии никеля, соответствующие 341, 349, 351 и 352 нм, отмеченные на чертеже цифрой 23. Кроме того, в спектре присутствуют линии ртути (21) и свинца (22), также соответствующие 313, 365 нм и 363, 368, 403,6 нм соответственно, но их интенсивность меньще, чем в спектре известной лампы. В отпаянной лампе после зажигания с помощью общепринятых пускореглирующих устройств возникает дуговой разряд, за счет тепловой энергии которого внутри баллона лампы в процессе разгорания образуется иодид никеля по уравнению Ni -f- PhJ,- - NiVPb. Нормальные электродные потенциалы для никеля и свинца равны соответственно 0,24 и 0,14 В, поэтому никель вытесняет свинец из иодида, образуя NiJj,, участвующий в цикле свечения наряду с оставщимся PbJj,. Использовать непосредственно NiJ в технологии трудно, так как он гигроскопичен, а Ni - металл, устойчив на воздухе, не поглощает влагу и не взаимодействует с кварцем. В металлогалогенной лампе PbJ. используется не только как транспортный агент для образования иодида никеля. Излучения РЬ из PbJj, используются наряду с Ni из NiJ. Дозировка подобрана так, чтобы PbJ было в избытке по сравнению с стехиометрией указанной реакции. Таким образом, NiJ образуется в уже отпаянной лампе после его первого включ ния т. е. первоначальная дозировка лампы содержит Hg, PbJ, Ni и аргон, а после второго, третьего и т. д. включений в лампе имеются NiJj, PbJ.,, Hg и аргон). Избыток Pb, полученный из обменной реакции, оседает на стенках, баллона и по имеющимся литературным и экспериментальным данным снижает потемнение кварца (стенок баллона). Числовой состав компонентов лампы определялся расчетным путем с учетом требуемых спектральных характеристик лампы. При значениях компонентов больших.максимального и меньших минимального значений наблюдается ухудшение спектральных характеристик лампы и снижение ее энергетического КПД в требуемом диапазоне. Ввиду Совпадения максимумов спектрального состава предлагаемой металлогалогенной лампы и спектральной чувствительности хромированного ПВС, входящего в состав люминофорных суспензий, повышается светочувствительность люминофорных покрытий. Поэтому скорость фотодубления нанесенного люминофорного покрытия с использованием предлагаемой лампы протекает значительно быстрее, чем, например, при использовании применяемых в производстве экранов ЦЭЛТ ксеноновых ламп типа ДКСРБШ 3000-1. Важную роль здесь играет и то, что максимум спектров поглощения применяемых юминофоров почти совпадает с максимумом чувствительности хромированного ПВС, а тем самым и со спектром предлагаемой лампы. За счет этого а-ктиничный свет при экспонировании почти полностью поглощается люминофорным слоем, вызывая требуемые его -фотохимические превращения - увеличивается прочность люминофорных покрытий, уменьшается набухание в обычных растворителях (воде) и пористость люминофорных покрытий, улучшается закрепление люминофорных частиц в толще слоя и на его поверхности. Изготовлены образцы металлогалогенных ламп с наполнителями, содержащими максимальные, минимальные и оптимальные (лампа 2) значения компонентов, мг/см. 1лампа 2лампа 3лампа ,15 Hg2,0 Мощность изготовленных ламп находится в пределах 150-3000 Вт. Полученные лампы монтируются в установках фотоэкспонирования экранов ЦЭЛТ типа «Уран и используются для фотоэкспонирования люминофорных покрытий, нанесенных на экраны с диагональю 16,25 и 61 см. Например, лампа 2 имеет мощность 400 Вт (внутренний диаметр кварцевой трубки 15 мм; расстояние между электродами- 54 мм; КПД в спектре 340-400 нм 30,5± ) и применяется для фотоэкспонирования индексных экранов с матричным покрытием (диагональ 16 см). Величину щели выбирают в пределах 24X (0,5-0,7 мм).

Для получения тре(эуемого размера ширины люминофорных линий время экспонирования люминофорных покрытий составляет для зеленого, синего и красного 26,30 и 25 с соответственно.

Существенным преимуществом предлагаемых ламп по сравнению с лампой ДКСШРБ-3000-1, выбранной в качестве базовой, является возможность использования ее для установок фотоэкспонирования экранов в качестве источника света, имеющего достаточно мощное активное излучение - облученность экранов УФ области оказалась в 3,5 раза выще базовой, в соответствии с этим уменьшилось и время экспонирования люминофорных покрытий приблизительно на 50-60%.

Использование предлагаемой металлогалогенной лампы для установок фотоэкспонирования ЦЭЛП позволяет отказаться от применения промышленно используемых

ламп ДКСШРБ-3000-1 стоимостью 130 руб за щт. (стоимость предлагаемой лампы 25 руб.), дорогостоящих световодов из кварцевого стекла или лейкосапфира и зеркальных отражателей. Кроме того, значительно уменьшаются габариты и энергоемкость блоков питания предлагаемой лампы. Все это упрощает конструкцию установки фотоэкспонирования экранов и улучшает условия их настройки и эксплуатации.

Применение предлагаемой лампы позволяет изготовить трехцветные экраны со сплощными люминофорными линиями требуемой ширины при меньщих энергетических затратах. Изготовленные экраны отличаются высоким качеством сплощных люминофорных линий ладанной ширины.

Годовой экономический эффект от внедрения изобретения составляет 1.14 тыс. руб. на одну линию нанесения экранов ЦЭЛТ.

МЕТАЛЛОГАЛОГЕННАЯ ЛАМПА, содержащая оптически прозрачный баллон, наполненный стартовым газом, ртутью и иодидом свинца, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее эффективности излучения в области спектра 300-450 им, в баллон дополнительно введен никель и компонеты взяты в следующем соотношении, мг/см : Никель0,02-0,1Иодид свинца0,15-1,1 Ртуть.2.0 -4,0 / / /хХХ /,,/, /I / 7 //3N/ / со оо N1 Jr /f/I

Отн. ед.,

о/I

/о

fOO-25-f/

I/

0

зио

325

Л- 22N

и |

J

00 л ffM

350J75

Фие.

Отн. ед. %

т

/J50

25

J50375

Jf5

фиг. 5

7/

-//

/, yVA/

4ffO