CS231965B2 - Gaseous discharge lamp - Google Patents

Gaseous discharge lamp Download PDF

Info

Publication number
CS231965B2
CS231965B2 CS792901A CS290179A CS231965B2 CS 231965 B2 CS231965 B2 CS 231965B2 CS 792901 A CS792901 A CS 792901A CS 290179 A CS290179 A CS 290179A CS 231965 B2 CS231965 B2 CS 231965B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cathode
oxide
lamp
metal
metal oxide
Prior art date
Application number
CS792901A
Other languages
English (en)
Other versions
CS290179A2 (en
Inventor
Charley Buxbaum
Original Assignee
Ag.,Ch
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ag.,Ch filed Critical Ag.,Ch
Publication of CS290179A2 publication Critical patent/CS290179A2/cs
Publication of CS231965B2 publication Critical patent/CS231965B2/cs

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/24Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/26Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering; Means for preventing blackening of the envelope

Landscapes

  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

Plynová výbojkq jako zdroj záření vysoké životnosti s aktivovanou katodou, přičemž v její výbojové dráze se nachází oxid kovu, jehož volná entalpie A G je při všech provozních podmínkách panujících v baňce větší nežli volná entalpie oxidu, z nichž je stěna baňky vyrobena a rovněž větší než volná entalpie kteréhokoliv oxidu prvku, tvořícího aktivační látku (4) nanesenou · na katodě (3), takže tímto způsobem je zabráněno veškeré chemické redukci oxidů stěny (1) baňky.
Obr. 2
Vynález se týká plynové výbojky jako zdroje záření velké životností, se stěnou propustnou pro záření ve vlnovém rozsahu od 10 do 1000 nm s aktivovanou katodou.
Výbojky, které slouží jako zdroj záření a jsou plněny plyny, například rtuťové, - sodíkové, a jiné plynové výbojky s kovovými parami, zářivky apod. jsou ke zlepšení zapalovacích vlastností a provozního chování zpravidla vybaveny ' takzvanou aktivovanou katodou. Aktivační látka, nanesená na povrch katody, slouží - ke zmenšení - výstupní práce elektronů z katody. K tomuto účelu se většinou používá kovů a sloučenin kovů, především oxidů, prvků prvních tří sloupců periodické soustavy, tedy alkalických kovů, kovů alkalických zemin a zemin. Z literatury je k tomuto účelu známé především barium a jeho sloučeniny, - jak je popsáno například ve švýcarském pat. spisu č. 570 040.
Životnost plynových výbojek určují do značné míry pochody, které se odehrávají na povrchu katody. Během provozu se vypařuje a rozprašuje jak aktivační látka, tak materiál katody. Přitom se usazují látky, které jsou většinou v elementární formě, na vnitřních stěnách baňky výbojky a - zmenšují v průběhu doby její propustnost pro vyzařované - paprsky. - - Pro - použitelnost výbojky, je však rozhodující propustnost její baňky. Částice, usazené na vnitřní stěně baňky, zejména částice aktivační - hmoty, které jsou v kovové formě, jsou poměrně málo vzácné a mají vysokou afinitu ke kyslíku, reagují s materiálem baňky a mění nepříznivým způsobem jeho chemicko-fyzikální vlastnosti. Výbojky, které se vyrábějí převážně z křemičitých skel, po poměrně krátké době hnědnou a konečně zčernají a stanou se zcela nepropustnými pro záření. Toto nevýhodné provozní chování se nedá nijak zlepšit běžnými opatřeními jako je přizpůsobení teplot výbojky, plynová náplň, katodový provoz atd.
Účelem vynálezu je navrhnout plynovou výbojku se zvýšenou životností, přičemž se účinným způsobem vyloučí . změny, které zhoršují propustnost baňky výbojky pro procházení záření při provozu. Dále je účelem vynálezu vytvořit - taková konstrukční opatření, která by umožnila konstrukci plynem plněných výbojek - dlouhé životnosti.
To se podle vynálezu dosáhne tím, že ve výbojové dráze výbojky je umístěn oxid kovu, jehož volná entalpie Δ G je v tlakových a teplotních 'podmínkách panujících ve výbojce větší než' volná entalpie oxidů, z nichž je ' stěna baňky - zhotovena - a- rovněž větší než volná entalpie kteréhokoliv oxidu nebo suboxidu prvku tvořícího aktivační látku nanesenou na katodě.
Rozvinutí vynálezu pak spočívá v tom, že ve výbojové dráze výbojky je umístěn oxid kovu alespoň jednoho z kovů vanad V, niob Nb, tantal Ta, chrom - Cr, molybden Mo, mangan Mn, železo Fe, cobalt Co, nikl Ni, měď Cu, zinek Zn, kadmium Cd, rtuť Hg, galium Ga, indium In, thalium TI, germánium ' Ge, cín Sn, olovo Pb, antimon Sb, vizmut - Bi nebo polonium- Po nebo směs nejméně -dvou uvedených oxidů.
Dalším význakem vynálezu pak je, že oxid kovu je tvořen oxidem wolframu, aktivační látka katody obsahuje oxid baria a stěna baňky výbojky sestává ' převážně z křemene.
Podle dalšího význaku vynálezu je oxid kovu nanesen na kovovém nosiči, uspořádaném mezi anodou a katodou.
Význakem vynálezu rovněž je, že oxid kovu v práškové nebo pastové formě je nanesen na vnitřní ' straně stěny baňky výbojky na části výbojové dráhy přivrácené ke katodě.
Dalším význakem vynálezu je, že oxid kovu je nanesen napařením na vnitřní stěny baňky výbojky na části výbojové dráhy před katodou. .....
Rozvinutí vynálezu spočívá rovněž v tom, že kovový - nosič, vykazující oxid kovu je uspořádán v baňce na jejím konci, přivrá«•ceném ke katodě.
Dalším význakem vynálezu je, že kovový nosič má tvar kotouče, válce kužele, spirály nebo šroubovice a sestává ze stejného základního prvku, z něhož je vytvořen oxid kovu.
Význakem vynálezu rovněž je, - že kovový nosič je - od ostatní části baňky izolován.
Rozvinutí vynálezu spočívá - rovněž v ' tom, že kovový nosič je spojen elektricky vodivě s katodou a má potenciál katody.
Dalším význakem vynálezu je, že kovový nosič ve tvaru šroubovice obklopuje jako plášť výbojovou dráhu a sestává z wolframu a oxid kovu je tvořen oxidem wolframu.
Posledním význakem vynálezu pak ' je, - že kovový nosič s oxidem kovu je vestavěn v katodové baňce.
Význam vynálezu spočívá v tom, že se přísadou vhodných oxidů zabrání redukci oxidů, tvořících stěnu baňky.
Vynález je založen na poznatku, že materiál baňky, například kysličník křemičitý SiOž, je redukován kovem z aktivační látky, který bude v následujícím textu označen ME, podle následující -rovnice:
S 6 (D
S1O2 = к . ΜΕ -> SíO2(i-k) Η- к . MEOwj/2, přičemž O < к g 1 a Wi je mocenství kovu ME.
Pro dvojmocný kov ME z aktivační látky by platila například tato zjednodušená formule:
d‘)
SIO2 + к . 2 ME - SiO2(i-k) + к . 2 МЕО, přičemž 0 < к g 1
Pro troj- a čtyřmocné kovy ME lze napsat analogické rovnice.
Dále mohou probíhat reakce, při kterých dochází pouze částečně к oxidaci kovu ME, přičemž pro dvojmocný kov ME platí tato rovnice:
UO
SiO2 Ч- 2 ME -* SiO2(i-k) “j- MEOk, přičemž 0 < к g 1.
V každém případě vzniká suboxid křemíku, případně elementární křemík podle vzorce SiO2(i-k)·
Suboxid má tu vlastnost, že jeho propustnost pro záření klesá v té míře, v jaké se snižuje jeho obsah kyslíku. Je tedy třeba, aby se podle možnosti znemožnil tento pokles obsahu kyslíku vhodnou opačně probíhající reakcí a současně aby se znemožnilo usazování povlaku kovu ME z aktivační látky na stěně baňky. Dosahuje se toho podle vynálezu použitím určitých oxidů kovu, které budou v následujícím textu označovány MO, které se snadněji redukují, přičemž reakce probíhají podle tohoto schématu:
Oxidace kovu ME na oxid:
(2) __A. ME + ~L_ MOw2/2 _ _W2_ mE0w1/2 s + -y- MOw2/2 (1 - sj, přičemž 0 < s g 1, přičemž 0 < s g 1,
Wi je mocenství kovu ME a s má být pokud možno rovno jedné, aby
W2 je mocenství kovu M. veškeré páry kovu ME byly převedeny alespoň na jeden stálý oxid a aby nezbývala Pro dvojmocný kov ME a M by zněl vzo- možnost redukce kysličníku křemičitého rec následovně: SÍO2.
Pro zpětnou oxidaci suboxidu křemíku a (2‘) elementárního křemíku platí tato rovnice:
ME + MO -> MEOS + MOi_s, (3)
SiO2<i-k) Ч- к . MOw2/2
VV2; přičemž 0 < к g 1,
W2 je mocenství kovu M.
Pro dvojmocný kov M by měla zjednodušená rovnice tento tvar:
(3‘)
SiO2(i-k) + k.2 MO -> S1O2 + k.2 M, přičemž 0 < к g 1.
Pro jiné než dvojmocné kovy M lze sestavit analogické rovnice.
Mohou rovněž probíhat reakce, při kterých se oxid MO neredukuje úplně na kov M; pro dvojmocný kov M má rovnice tento tvar:
- SiO2 + k.-M, (3Ό
SiO2(i-k) “H 2 MO S1O2 2 MOi_k, přičemž 0 < к 1.
Pára kovu ME se tedy oxidem MO oxiduje na oxid MEOS dřív, než se může usadit na stěně baňky a křemík, redukovaný na SiO2(i-k) oxidem MO, se oxiduje zpátky na SiOz. Tím je zajištěna propustnost baňky pro záření uvažované vlnové délky tak dlouho, dokud je к dispozici zásoba oxidu MO, která kryje potřebu pro průběh reakcí (2) a (3), případně (3X). Podmínky nezbytné к tomu, aby reakce (2) a (3) mohly vůbec probíhat zleva doprava, jsou dány ve2 ' 319 6 ‘5 σ
likostí volné entalpie Δ G příslušných oxidů v provozních podmínkách tlaku a teploty. Musí tedy platit:
Δ G oxidu MO musí být větší než Δ G oxidu MEOk,
Δ G oxidu MO musí být větší než Δ G kysličníku křemičitého S1O2.
Křivka Δ G oxidu MO, - vztažená - na - .1 mol O2, která probíhá v teplotní stupnici . zpravidla - zleva - dole doprava nahoru, musí - tedy ležet v každém případě v . celém - teplotním rozsahu jak nad křivkou Δ - G - pro - oxid . -MEOk tak nad - křivkou . Δ G pro - S1Q2.
Všechny uvedené úvahy - platí samozřejmě i - pro všechny jiné složky, z nichž sestávají baňky výboje, - zejména - pro oxidy - kovů, obzvláště pro skla všeho druhu - i - pro boritá skla, korund - (AI2O5) a podobné sloučeniny. V každém -případě .lze stanovit příslušné redukční - rovnice a - podmínky .pro volnou - entalpii Δ G. Předpokladem pro - volbu materiálu je to, aby složky, které se - --zúčastní reakce, totiž oxid MO, z nich vznikající suboxid, případně kov MOi_k a zpětně vznikající suboxid nebo oxid MEOk aktivační látky byly v uvažovaném vlnovém rozsahu záření propustné a netečné vůči vznikajícím plynům i vůči stěně baňky.
Jako základní prvky aktivačních látek se používají především barium, stroncíum, vápník, yttrium, lanthan a thorium.
Další podrobnosti vynálezu vyplývají z příkladu provedení, které jsou v následujícím textu vysvětleny částečně - - v souvislosti s výkresy.
Na obr. 1 je schematicky - znázorněn -podélný řez plynem plněnou výbojkou, -na - obrázku 2 je -schematicky znázorněn podélný řez katodovou částí výbojky se vsazenou šroubovicí nesoucí oxid ‘kovu, -na - obr. - 3 je znázorněna výbojka -s -katodovou - -baňkou a vsazenou šroubovicí, na obr. 4 je znázorněna výbojka s kuželovým tělesem, nesoucím oxid kovu, na obr. 5 je znázorněna část plynové výbojky s kotoučovým nosičem oxidu kovu, na obr. 6 je znázorněna plynová výbojka s pastou nanesenou na vnitřní- - stěně baňky a obsahující oxid kovu, na obr. 7 je znázorněn podélný řez plynovou výbojkou s oxidem kovu napařeným na stěnu baňky a - na - obr. 8 je -znázorněn - diagram -životnosti rtuťových výbojek s oxidem kovu a bez oxidu.
Na obr. 1 je znázorněn podélný řez baňkou plynem plněné výbojky. Baňka -má stěnu 1 a obsahuje dvě obvyklé -elektrody, -a to anodu 2 a katodu 3 z tepelně odolného nosného- kovu, například wolframu nebo molybdenu, povlečenou aktivační látkou - -4, což je oxid kovu ME.
Přibližně v polovině výbojové - dráhy - 5, dané geometrickým uspořádáním anody 2 a katody 3 je umístěn kovový nosič ve tvaru Šroubovice 8 s povrchově - -oxidovaným kovem, například oxidem - wolframu na wolframu. Na základě tohoto - uspořádání lze vysvětlit účinek oxidu kovu MO. Po uplynu8 tí určité provozní doby se začíná část 7 stěny 1 přivrácená ke katodě 3 v důsledku chemických změn zbarvovat a postupně se stává nepropustnou pro záření. Naproti tomu část 6 stěny odvrácené od katody 3, která leží jakoby za šroubovicí - si - ponechává svou propustnost pro záření.
Obr. - 2 ukazuje -schematicky podélný - řez katodovou částí - plynové výbojky - se - šroubovicovým kovovým nosičem, - který je -vsazen do trubkovité části výbojky na začátku výbojové dráhy 5. Tento kovový nosič ve tvaru šroubovice 8 - je povrchově oxidován, takže je na něm oxid kovu MO, například wolframu, molybdenu nebo tantalu. Protože je šroubovice přímo proti - katodě 3 opatřena aktivační - látkou 4, je - celá stěna 1 baňky výbojky chráněna na - celé -délce - proti chemickým změnám - a propouští úplně paprsky.
Na obr. 3 -je znázorněno jiné provedení kovového nosiče ve tvaru šroubovice 8, vsazeného do plynové výbojky. Kovový nosič ve tvaru šroubovice 8 je - upevněn na vnitřní straně válcové části - katodové baňky 9, která je -izolovaná od katody 3. I - v tomto -případě prochází kovovým nosičem ve tvaru šroubovice -8 -páry kovů z aktivační látky, 4, například páry baria, yttria nebo lanthanu, proudící po výbojové dráze 5, takže uvedené reakce mohou probíhat -úplně a kvantitativně. Ostatní vztahové značky odpovídají obr. 1.
Na obr. 4 je znázorněna - výbojka, jejíž - katoda 3 a výbojová - dráha - 5 je na - začátku obklopena kovovým nosičem ve -tvaru -kužele 10, který nese oxid kovu MO kovu M. Kovový nosič ve -tvaru kužele 10 je upevněn -izolovaně ve stěně 1 a nemá galvanické spojení s katodou 3; je tedy na plovoucím potenciálu. I v tomto případě jsou kovové páry unikající z katody 3 do jisté míry —zaostřovány— a - nucené - -reagují -s oxidem kovu MO. Je samozřejmé, že kovový nosič 10 může mít jiný než kuželový tvar, například kopulový, komínový, hyperboloidní a podobně. - Tvar kovového nosiče ve tvaru kužele 10 není pro účinnost řešení podle vynálezu a pro provoz výbojky důležitý. -Podstatné je pouze to, aby -bylo -k dispozici - dostatečné množství oxidu kovu MO a aby jeho - povrch byl v určitém poměru k rychlosti odpařování aktivační látky 4 - z katody 3·
Obr. 5 znázorňuje výbojku s kovovým nosičem ve tvaru kotouče 11, který nese oxid kovu MO kovu M a jé upevněn rovněž izolovaně od katody 3. Kotoučovým vytvořením a umístěním kovového nosiče ve tvaru kotouče 11 dochází k tomu, že kovová částice aktivační látky jsou z největší části zachyceny kovovým nosičem - ve tvaru kotouče 11 a nemohou se tedy usazovat na stěně 1 výbojky. Mimoto jsou zbývající částice nuceny obcházet kotoučový nosič ve tvaru kotouče 11, takže je k -dispozici dostatečně dlouhý čas a dostatečně velký prostor k to mu, aby uvedené reakce mohly proběhnout až do konce. Je samozřejmé, že kotoučový nosič, resp. kovový nosič ve tvaru kotouče může být vytvořen i jinak; kotouč může mít například otvory nebo výřezy nebo může být nahrazen síťkou nebo mřížkou. Rovněž jeho tvar není nijak omezen na rovinný útvar.
Obr. 6 znázorňuje plynem plněnou výbojku s pastou 12, která je nanesena na stěnu 1 baňky a obsahuje oxid kovu MO kovu M. Přitom lze postupovat například tímto způsobem. Práškový oxid kovu MO, například WO3, M0O2 nebo СГ2О3, se suspenduje v organickém rozpouštědle, například v amylacetátu, a rozmíchá na pastu 12. Tenká vrstva této pasty se nanese na vnitřní stranu stěny 1 výbojky proti katodě 3 a nechá se zaschnout. Je třeba dbát na to, aby pasta pevně ulpěla na stěně 1 baňky. Takto upravená baňka má stejný účinek jako konstrukční úpravy popsané v předchozích příkladech a má tu výhodu, že na výbojce se nemusejí provádět žádné konstrukční úpravy.
Na obr. 7 je znázorněna výbojka s oxidem kovu 13 napařeným na stěnu 1 baňky. Účinek tohoto oxidu je stejný jako účinek pasty 12 na obr. 6. Ostatní vztahové značky odpovídají obr. 1.
Obr. 8 znázorňuje výtěžek záření hv v procentech počátečního výtěžku v závislosti na čase. Křivka a ukazuje průběh intenzity záření běžné výbojky. Po provozní době kratší než 600 h. je intenzita pouze asi 50 % a během další doby dále exponenciálně klesá. Naproti tomu křivka b znázorňuje intenzitu záření výbojky, jejíž životnost byla zlepšena způsobem podle vynálezu. V
Teplota S1O2
500 К
1500 К —781 —593 rozmezí určité proudové intenzity zůstává záření i po době provozu přes 1000 h na stejné výši jako na začátku provozu. Životnost výbojky není tedy omezena jako dosud oslepnutím baňky.
Je samozřejmé, že jakákoli kombinace úprav a konstrukčních opatření znázorněných na výkresech jsou v rámci vynálezu rovněž proveditelné.
Přikladl (viz obr.l)
Vanadový drát o průměru 0,5 mm a délce 4 m byl stočen do šroubovice o středním průměru závitů 12 mm a potom žíhán ve vzduchu po dobu 10 min. při teplotě 700 °C. Tím se jeho povrch oxidoval na kysličník vanaditý.
Kovový nosič ve tvaru šroubovice 8 povlečený kysličníkem vanaditým byl vsazen do nízkotlaké rtuťové výbojky tak, aby ležel přibližně uprostřed stěny 1 baňky, mezi kterou prochází výbojová dráha 5. Baňka výbojky vyrobená z křemíku obsahuje niklovou katodu 3, jejíž aktivační látka 4 sestávala z kysličníku barnatého. Ve výbojce probíhaly mezi jiným během provozu tyto
reakce:
(2) 3 Ba + V2O3 - 3 BaO 2 V
[3] SiO -h V2O3 -> SiO2 + 2 VO
(3‘j SiO + V2O3 - 3 SiO2 + 2 V
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních
složek, vztažená na 1 mol O2, je následu-
jící:
BaO V2O3
—1016 —748 kj/mol
— 836 —573 kj/mol
Protože hodnota volné entalpie kysličníku vanaditého (obecně oxidu MO) v uvažovaném teplotním rozsahu 500 až 1500 К leží jak nad hodnotou pro S1O2, tak nad hodnotou pro BaO (a obecně pro MEOk), probíhají všechny reakce (2), (3) a (3‘) zleva doprava. Účinek kysličníku vanaditého bylo možno zjistit po méně než 200 provozních hodinách tím, že část 6 stěny 1 baňky odvrácené od katody 3 a přivrácené к anodě 2 zůstala beze změny propustná pro ultrafialové záření, zatímco část 7 stěny baňky, přivrácené ke katodě 3 se zbarvila do hnědá redukcí kysličníku křemičitého na suboxid.
Příklad 2 (viz obr. 2)
Niobový drát o průměru 0,5 mm a délce m byl svinut do šroubovnice s průměrem 12 mm a potom žíhán způsobem, popsaným v příkladu 1. Potom byla šroubovice povlečená oxidem vsazena do rtuťové výbojky přímo proti katodě 3. Tato katoda byla z niklu a byla povlečena aktivační látkou 4 tvořenou barnatou solí. Reakce, vznikající během provozu výbojky, lze popsat následujícími rovnicemi:
(2) Ba + NbO - BaO + Nb (3) SiO + NbO - S1O2 + Nb
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota . SiO
500 К . —781
1500 К —593
BaO ; NbO —1016 —709 kj/mol — 836 —553 kj/mol
Stěna 1 výbojky se ani po 500 h. hoření nijak nezbarvila.
Příklad 3 (viz obr. 2)
Wolframový drát o průměru 0,5 mm a délky 4 m byl svinut do šroubovice 8 o průměru 12 mm a potom povrchově oxidován v proudu kyslíku po dobu 10 min. při teplotě 1000 °C na kysličník wolframový. Šroubovice 8 povlečená tímto způsobem pak byla zabudioiváinia do výbojky opatřené niklovou katodou 3. Katoda 3 byla povlečena aktivační látkou 4 z kysličníku barnatého. Bě-
hem provozu probíhaly mimo jiné tyto akce:
(2) 3 Ba + WO3 -» BaO + W
(3) SiO + WO3 - S1O2 + WO2
(3‘) 3 SiO + WO3 -> 3 S1O2 + W
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol Oz byla:
Teplota SÍO2 BaO WO3
500 К —781 —1016 —482 kj/mol
1500 К -593 — 836 —327 kj/mol
Intenzita záření byla i po 2000 hod. provozu nezměněná.
Příklad 4 (viz obr. 3)
Tantalový drát o průměru 0,5 mm a délky 4 m byl svinut do šroubovice 8 s průměrem 12 mm a potom žíhán ve vzuchu po dobu 10 min. při teplotě 600 °C. Přitom se jeho povrch povlékl kysličníkem tantaličným. Kovový nosič ve tvaru šroubovice 8, povlečený kysličníkem tantaličným ТагОз byl vsazen do katodové baňky 9 rtuťové výTeplotaS,iO
500 К—781
1500 К—593 bójky. Výbojka měla niklovou katodu 3 s aktivační látkou 4 tvořenou kysličníkem barnatým. Při provozu probíhaly mimo jiné tyto chemické reakce:
(2) 5Ва + ТагО5 - 5 BaO + 2 Ta (3] 2 SiO + TazOs -> 2 S1O2: + T2O3 (3‘) 5 SiO + ТагО5 -> 5 SIO2 + 2 Ta
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
BaO ТагО5 —1016 —737 kj/mol — 836 —565 kj/mol
I při této úpravě nebylo pozorováno ani po 800 h. provozu zmenšení intenzity záření.
P ř í к 1 a d 5 (viz obr. 4)
Plech z nerezavějící oceli tloušťky 0,2 mm byl pochromován obvyklým postupem. Chromová vrstva měla tloušťku 100 μχη. Plech byl potom vytvarován do tělesa tvaru kužele 10 a po té žíhán po dobu 10 min. při teplotě 600 °C v proudu kyslíku. Přitom jeho povrch oxidoval na kysličník chromitý. KoTeplota S1O2 —781 —593
500 К 1500 К vový nosič ve tvaru kužele 10 povlečený kysličníkem chromitým СггОз byl vsazen těsně nad katodu 3 izolovaně do výbojky. Ve výbojce byla thoriovaná wolframová katoda. Během provozu probíhaly mimo jiné tyto reakce:
(2) 3 Th + 2 СггОз -> 3 ThO2 + 4 Cr (3) 3SiO + СггОз - 3SiO2 + 2 Cr
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
TÍ1O21 СггОз —1307 —1090 —657 kj/mol —483 kj/mol
231935
Po 600 hodinách provozu bylo zjištěno, že ultrafialové záření, vyzařované výbojkou je stejně intenzivní, jako na začátku provozu.
Příklad 6 (viz obr. 4)
Molybdenový plech tloušťky 0,2 mm byl vytvarován v kovový nosič ve tvaru kužele 10 a potom žíhán ve vzduchu po dobu 10 h. při teplotě 500 °C. Přitom se na jeho povrchu vytvořila vrstva kysličníku molybdeničitého. Kovový nosič ve tvaru kužele 10 povlečený vrstvou kysličníku MO2 byl vsazen izolovaně do baňky výbojky bezprostředně proti katodě 3. Katoda byla z molybdenu, povlečeného kysličníkem lanthanitým ЬагОз jako aktivační látkou 4. Během provozu probíhaly mimo jiné tyto reakce:
(2) 4La + 3MoO2 - 2ЬагОз + 3 Mo (3) SiO + MoO2 - S1O2 + MoO (3‘) SiO + 2MoO2 - S1O2: +M02O3 (3“) 2 SiO + MoO2 - 2 S1O2 + Mo
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota
500 К 1500 К
S1O2
ЬагОз
Μοθ2 —781 —593 —1110 — 925 —461 kj/mol —318 kj/mol
Po době provozu 1500 h byla intenzita záření 98,5 % původní hodnoty.
Příklad 7 (viz obr. 5)
Plech tloušťky 0,5 mm z manganové slitiny obsahující 2 °/o mědi a 1 % niklu byl vyříznut do tvaru kruhového kotouče 11 s průměrem 20 mm a potom žíhán ve vzduchu po dobu 10 min. při teplotě 600 °C. Kovový nosič ve tvaru kotouče 11, potažený kysličníkem manganatým, byl pak upevněn izolovaně do výbojky proti molybdenové katodě 3. Jako aktivační látka 4 sloužil kysličník lanthanitý. Při provozu probíhaly mimo jiné tyto reakce:
(2) 2 La + 3 MnO - ЬагОз + 3 Mn (3) SiO + MnO - S1O2 + Mn
Volná entalpie hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota
SiOa
ЬагОз
MnO
500 К
1500 К —781 —1110 —695 kj/mol —593 — 925 —548 kj/mol
Po době provozu 900 h byl pozorován pokles intenzity záření menší než 1 % původní hodnoty.
Příklad 8 (viz obr. 5)
Z plechu z elektrolytického železa tloušťky 0,5 mm byl vyříznut kotouč o průměru 20 mm a do tohoto kotouče bylo vyříznuto velké množství otvorů s průměrem. Potom byl kotouč 11 žíhán ve vzduchu po dobu 10 min. při teplotě 700 °C, přičemž jeho povrch oxidoval. Kovový kotouč 11, povlečený tímto způsobem kysličníkem železnato-želeTeplota S1O2 —781 —597
500 К 1500 К žitým, byl vsazen do rtuťové výbojky, jejíž katoda 3 byla z wolframu a byla povlečena kysličníkem thoričitým jako aktivační látkou 4. Hlavní chemické reakce probíhající během provozu, byly tyto:
(2) 2 Th 4- Fe3O4 - 2 TI1O2 + 3 Fe (3) SiO + Fe3O4 - S1O2 + 3 FeO (3‘) 4 SiO + FesO4 - 4 S1O2 + 3 Fe
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek vztažená na 1 mol O2, byla:
ThO2 FesOá —1307 —1090
-477 kj/mol —335 kj/mol
Po době provozu 1800 h byla intenzita’ záření 98 % počáteční hodnoty.
Příklad 9 (viz obr. 5)
Ze síťky drátěného pletiva z kobaltového drátu o průměru 0,5 mm a s velikostí ok 3 mm byl vyříznut kruhový kotouč 11 o průměru 20 mm a žíhán po dobu 10 min. při teplotě 800 °C ve vzduchu. Kovový nosič ve tvaru kotouče 11 povlečený kysličníkem koTeplotaSiOz
500 К—781
1500 К— 59 baltnatým, byl vsazen do výbojky, jejíž katoda 3 byla z niklu a obsahovala jako aktivační látku 4 vrstvu kysličníku barnatého. Během provozu probíhaly tyto hlavní chemické reakce:
(2) Ba CoO - BaO + Co (3) SiO + CoO -> S1O2 4- Co
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
BaO CoO —1016 —398 kj'mol — 836 —238 kj/mol
Po době provozu 1400 h nebyl pozorován pokles intenzity záření.
Příklad 10 (viz obr. 5)
Niklový drát o průměru 0,5 mm byl svinut ve volnou rovinnou spirálu se vzdáleností závitů 1 mm a s vnějším průměrem 12 mm. Kotoučová spirála pak byla žíhána ve vzduchu po dobu 10 min. při teplotě 800 stupňů C. Přitom povrch drátu oxidoval na kysličník nikelnatý. Kovový nosič ve tvaru kotouče 11, povlečený tímto způsobem kysličníkem nikelnatým NiO, byl pak vsazen do nízkotlaké výbojky, jejíž katoda 3 byla z hexaboritu lanthanu LaB6. Hlavní reakce probíhající během provozu výbojky byly tyto:
(2) 2 La + 3 NiO - ЬагОз + 3 Ni (3) SiO 4- NiO - S1O2 4- Ni
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota
S1O2
L2O3
NiO
500 К —781
1500 К —593 —1110 — 925 —398 kj/mol —205 kjzmol
Po době provozu 1600 h nebyl pozorován pokles intenzity záření.
Přikladli (viz obr. 6) g práškového kysličníku mědného s průměrnou velikostí částic 5 až 10 μιη byly rozmíchány v 0,5 ml amylacetátu na tuhou pastu 12, která byla nanesena na vnitřní plochu stěny 1 rtuťové výbojky proti katodě 3 v tenké vrstvě. Potom byla baňka vysušena a podrobena tepelnému zpracování po dobu 10 min. při teplotě 400 °C a tlaku pod 104 torrů. Hotová vrstva kysličníku mědného měla průměrnou tloušťku 0,2 mm. Výbojka byla opatřena thoriovanou wolframovou katodou. Během provozu probíhaly mimo jiné tyto reakce:
(2) Th 4- 2 CU2O ThO2 4 4 Cu (3) SiO 4- CU2O - S1O2 4- 2Cu
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O 2, byla:
Teplota
S1O2
ThO2 CužO
500 К 1500 К —781 —593 —1307 —1090 —264 kj/mol —138 kj/mol
231365
Po době provozu 200 h byla intenzita záření ještě 99 % hodnoty naměřené na začátku pokusu.
Příklad 12 (viz obr. 6) g práškového kysličníku zinečnatého s průměrnou velikostí ' částic 3 až 10 μηι byly rozmíchány v 0,5 1 amylacetátu na tuhou pastu 12 a zpracovány dále postupem podle příkladu 11. Výbojka byla opatřena tanta lovou katodou 3, povlečenou aktivační látkou 4 z kysličníku yttritého. Hlavní chemické reakce, které probíhaly ve výbojce, lze znázornit těmito rovnicemi:
(2) 2 Y -j- 3 ZnO -» Y2O3 + 3 · Zn (3) SiO + ZnO - S1O2 + · Zn
Volná entalpie Δ G hlavních reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota
S1O2 t
500 K 1500 K —78 · —593
Y2O3 ZnO —1155 —603 kj/m»o>l — 972 —335 kj/mol
Intenzita ultrafialové záření byla i po· době provozu 1100 hodin nezměněna a dosahovala 100 °/o původní hodnoty.
Příklad 13 (viz obr. 7)
Na část stěny 1 výbojky, ležící pn-oti katodě 3 nízkotlaké rtuťové výbojky, byla ve vakuu napařena vrstva kysličníku inditého. Napařená vrstva oxidu kovu měla plochu cm1 a tloušťku · 5 až 20 ^m. Tantalová' katoda 3 výbojky byla povlečena kysličníkem yttritým· jaklo aktivační látkou 4. Hlavní reakce probíhající při provozu výbojky lze znázornit těmito rovnicemi:
(2J 2Υ + ΙΠ2Ο3 - Y2O3 + 2 In (3) 3 SiO + ГП2О3 -» · 3 SiO2 -I- 2 In
Volná entalpie AG hlavních ' reakčních složek, vztažená na 1 mol O2, byla:
Teplota
500 K 1500 K
SÍO2
Y2O3 ΙΠ2'Ο3 —781 —593 —1555 —545 · kj/mol — 722 —315 kj/mol
Ještě po 1000 hod. provozu nebyl pozorován pokles intenzity záření.
Příklad 14 (viz obr. 7)
Na stěnu 1 výbojky proti katodě 3 byla analogickým způsobem jako v příkladu 13 napařena vrstva kysličníku cíničitého SnO2.
Teplota S1O2
Niklová · katoda byla povlečena kysličníkem barnatým jako aktivační vrstvou 4. Hlavní reakce probíhaly podle těchto· rovnic:
(2) 2 Ba + SnO2 - 2 BaO + Sn (3J 2 SiO + SnO2 * 2 S1O2 + Sn
Volná entalpie Δ G byla:
BaO SnOz
500 K 1500 K —781 —1016 —483 ikj/mol —593 — 836 —272 kj/mol
Po 400 provozních hodinách byla · intenzita záření nezměněna.
Teploty a doby žíhání · v předchozích příkladech představují průměrné hodnoty a mohou v jednotlivých případech použití kolísat v poměrně širokých mezích. Mimo to nejsou tyto provozní hodnoty pro vynález rozhodující. Principiálně je lhostejné, jakým způsobem se oxidy kovů vyrábějí a vnášejí do· baňky výbojky.
Vynález není (omezen na uvedené příklady a na provedení znázorněná na výkresech. Dá se· s výhodou přenést na jakýkoliv jiný druh výbojek plněných párami kovů nebo na výbojky · s náplní halogenů, v nej obecnějším případě lze aplikovat všude tam, kde se mají vnitřní plochy oxidů kiovů, omezující uzavřený prostor fyzikálního1 přístroje nebo nádoby, chránit proti redukčním účinkům kovových · . částic, které vznikají z aktivačních látek a existují v pevné, kapalné nebo· plynné fázi.
Vynález se rovněž neomezuje na oxidy MO kovů M zmíněné v příkladech. Jako· redukovatelné oxidy kovů lze uvést kysličníky kadmia, rtuti, gallia, thalia, germania, olova, antimonu, vizmutu a polonia. Pro rtuťové výbojky se · zejména doporučuje rtuť.
Vynález zamezuje účinným způsobem che20
231985 mické změny ve stěně baňky, které jsou u běžných plynových výbojek obvyklé a mají za následek předčasné zhoršení fyzikálních vlastností, zejména propustnost pro záření, stěny baňky. To se projevuje zlepšením funkčních vlastností, zvýšením dlouhodobé intenzity . záření a prodloužením životnosti výbojky. Vynález se vyznačuje univerzální použitelností a je nezávislý na konstrukci a druhu baňky a na použitém materiálu.
PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (12)

1. Plynová výbojka jako zdroj záření velké životnosti, se stěnou propustnou pro záření ve vlnovém rozsahu od 10 do 1000 mm s anodou a s aktivovanou katodou, vyznačující se tím, že ve výbojové dráze (5) výbojky je umístěn oxid kovu, jehož volná entalpie Δ G je v tlakových a teplotních podmínkách panujících ve výbojce větší než volná entalpie oxidů, z nichž je stěna (1) baňky vyrobena a rovněž větší než volná entalpie kteréhokoliv oxidu nebo. suboxidu prvku tvořícího aktivační látku (4) nanesenou na katodě (3).
2. Plynová výbojka podle bodu 1, vyznačující se tím, že ve výbojové dráze (5) výbojky je umístěn oxid kovu alespoň jedno- z kovů vanad V, niob Nb, tantal Ta, chrom Cr, molybden Mo, wolfram W, mangan Mn, železo Fe, kobalt Co, nikl Ni, měď Cu, zinek · Zn, kadmium Cd, rtuť Hg, galium Ga, indium In, . thalium TI, germanium Ge, cín Sn, olovo· Pb, antimon Sb, vizmut Bi nebo polonium . Po' nebo. směs nejméně dvou z uvedených oxidů.
3. Plynová výbojka ptedle . bodu 1, vyznačující se tím, že oxid kovu sestává z oxidu wolframu, aktivační látka (4) katody (3) obsahuje oxid baria a stěna [1] baňky výbojky sestává převážně z křemene.
4. Plynová výbojka podle bodu 1, vyznačující se tím, že oxid kovu je nanesen na kovovém nosiči upraveném mezi anodou (2) a katodou (3).
5. Plynová výbojka podle bodu 1, vyzna čující se tím, že oxid kovu v práškové · nebo pastové formě (12) je nanesen na vnitřní stěny (1) baňky výbojky na části výbojové dráhy (5) přivrácené ke katodě.
6. Plynová výbojka podle bodu 1, vyznačující se tím, že oxid kovu (13) je nanesen napařením na vnitřní straně stěny (1) baňky výbojky na části výbojové dráhy (5) před katodou (3).
7. Plynová výbojka podle bodu 1, vyznačující se tím, že kovový nosič, vykazující oxid kovu, je uspořádán v baňce na jejím konci, přivráceném ke katodě (3).
8. Plynlcvá výbojka podle bodu 7, vyznačující se tím, že kovový nosič má tvar kotouče (11) válce, kužele (10), spirály nebo šroubovice (8) a sestává ze stejného· základního prvku, z něhož je vytvořen oxid kovu.
9. Plynová výbojka podle bodu 8, vyznačující se tím, že kovový nosič je od ostatní baňky izolován.
10. Plynová výbojka podle bodu 8, vyznačující se tím, že kovový nosič je spojen elektricky vodivě s katodou (3) a má potenciál katody.
11. Plynová výbojka podle bodu 8, vyznačující se tím, že kovový · nosič ve tva.ru šroubovice (8j obklopuje jako plášť výbojovou dráhu (5) a sestává z wolframu .a oxid kovu je tvořen oxidem wolframu.
12. Plynová výbojka podle bodu 7, vyznačující se tím, že kovový nosič s oxidem kovu je vestavěn v katodové baňce (9).
3 listy výkresů
Obr. 2
Obr. 3
Obr. 4
CS792901A 1978-04-28 1979-04-26 Gaseous discharge lamp CS231965B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH462878A CH631575A5 (de) 1978-04-28 1978-04-28 Verfahren zur lebensdauererhoehung eines gasentladungsgefaesses.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS290179A2 CS290179A2 (en) 1984-01-16
CS231965B2 true CS231965B2 (en) 1985-01-16

Family

ID=4279681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS792901A CS231965B2 (en) 1978-04-28 1979-04-26 Gaseous discharge lamp

Country Status (17)

Country Link
US (1) US4274029A (cs)
JP (1) JPS54144078A (cs)
AT (1) AT378446B (cs)
BE (1) BE875866A (cs)
CA (1) CA1128110A (cs)
CH (1) CH631575A5 (cs)
CS (1) CS231965B2 (cs)
DE (2) DE2822045A1 (cs)
DK (1) DK166479A (cs)
FI (1) FI791310A7 (cs)
FR (1) FR2424627A1 (cs)
GB (1) GB2026764B (cs)
HU (1) HU182723B (cs)
IT (1) IT1112202B (cs)
NL (1) NL189057C (cs)
RO (1) RO77939A (cs)
SE (1) SE7903553L (cs)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3525888C1 (de) * 1985-07-19 1987-01-08 Gte Sylvania Inc Leuchtstofflampe fuer unipolaren Betrieb
US5814164A (en) * 1994-11-09 1998-09-29 American Scientific Materials Technologies L.P. Thin-walled, monolithic iron oxide structures made from steels, and methods for manufacturing such structures
US6045628A (en) * 1996-04-30 2000-04-04 American Scientific Materials Technologies, L.P. Thin-walled monolithic metal oxide structures made from metals, and methods for manufacturing such structures
KR970701918A (ko) * 1995-01-09 1997-04-12 요트. 게.아.롤페즈 회로 장치(Circuit arrangement)
US5917285A (en) * 1996-07-24 1999-06-29 Georgia Tech Research Corporation Apparatus and method for reducing operating voltage in gas discharge devices
US6504314B1 (en) * 1997-11-10 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Discharge lamp DC ballast employing only passive components
US6461562B1 (en) 1999-02-17 2002-10-08 American Scientific Materials Technologies, Lp Methods of making sintered metal oxide articles
WO2005071711A2 (en) * 2004-01-15 2005-08-04 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh High-pressure mercury vapor lamp
KR100637070B1 (ko) * 2004-09-10 2006-10-23 삼성코닝 주식회사 면광원유닛 및 면광원유닛을 가지는 액정표시장치
JP2011096580A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Seiko Epson Corp 放電ランプ及びその製造方法、光源装置、プロジェクター

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR769133A (fr) * 1933-02-17 1934-08-20 Quarzlampen Gmbh Tubes à décharge à gaz ou à vapeur, avec une ou plusieurs électrodes portées à température élevée en cours de fonctionnement
NL61150C (cs) * 1942-05-02
US2530990A (en) * 1945-04-21 1950-11-21 Gen Electric Electric discharge device
US2637830A (en) * 1949-02-28 1953-05-05 Sylvania Electric Prod Treatment of electric lamp envelopes
FR1055050A (fr) * 1951-04-25 1954-02-16 Westinghouse Electric Corp Perfectionnements aux appareils à décharge électrique comportant une grille
US2885587A (en) * 1956-06-13 1959-05-05 Westinghouse Electric Corp Low pressure discharge lamp and method
US3376457A (en) * 1964-12-07 1968-04-02 Westinghouse Electric Corp Electric discharge lamp with space charge relieving means
US3377498A (en) * 1966-01-03 1968-04-09 Sylvania Electric Prod In a high pressure lamp, protective metal oxide layers on the inner wall of the quartz envelope
FR1478565A (fr) * 1966-03-15 1967-04-28 Lampes Sa Perfectionnement aux lampes à décharge électrique renfermant des iodures métalliques dont de l'iodure de sodium
US3453477A (en) * 1967-02-16 1969-07-01 Gen Electric Alumina-ceramic sodium vapor lamp
US3683226A (en) * 1970-09-30 1972-08-08 Gen Electric Electric lamp apparatus having diffusion barrier
JPS5137467B2 (cs) * 1971-08-14 1976-10-15
US3816206A (en) * 1972-03-15 1974-06-11 American Can Co Method for protecting raw metal edge of inside lap of adhesively bonded lap side seam tubular body
JPS4936466U (cs) * 1972-06-30 1974-03-30
JPS508594A (cs) * 1973-05-18 1975-01-29
JPS508584A (cs) * 1973-05-21 1975-01-29
JPS5414434B2 (cs) * 1973-06-14 1979-06-07
CH570040A5 (cs) * 1974-03-04 1975-11-28 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS5190185A (ja) * 1975-02-05 1976-08-07 Keikoranpu
JPS5251776A (en) * 1975-10-22 1977-04-25 Hitachi Ltd Metal vapor discharge lamp
US4117374A (en) * 1976-12-23 1978-09-26 General Electric Company Fluorescent lamp with opposing inversere cone electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
BE875866A (fr) 1979-08-16
IT7921960A0 (it) 1979-04-19
FR2424627B1 (cs) 1982-11-19
NL189057C (nl) 1992-12-16
JPS636979B2 (cs) 1988-02-15
NL7903323A (nl) 1979-10-30
SE7903553L (sv) 1979-10-29
FI791310A7 (fi) 1981-01-01
DE2822045C2 (cs) 1989-01-05
IT1112202B (it) 1986-01-13
NL189057B (nl) 1992-07-16
DE7815195U1 (de) 1980-02-28
CA1128110A (en) 1982-07-20
RO77939A (ro) 1982-03-24
JPS54144078A (en) 1979-11-09
AT378446B (de) 1985-08-12
CS290179A2 (en) 1984-01-16
CH631575A5 (de) 1982-08-13
GB2026764B (en) 1982-12-01
DE2822045A1 (de) 1979-11-08
FR2424627A1 (fr) 1979-11-23
HU182723B (en) 1984-03-28
US4274029A (en) 1981-06-16
DK166479A (da) 1979-10-29
ATA126479A (de) 1984-12-15
GB2026764A (en) 1980-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS231965B2 (en) Gaseous discharge lamp
DE69709313T2 (de) Kombination von materialen für die niedertemperaturanregung der aktivierung von gettermaterialien und damit hergestellte gettervorrichtungen
US4145634A (en) Fluorescent lamp having integral mercury-vapor pressure control means
JPH10507311A (ja) 蛍光ランプ内部の水銀分配、反応性ガス吸着、及び電極シールドのための装置を製造するプロセスと製造された装置
Süzer XPS investigation of X-ray-induced reduction of metal ions
JP2746186B2 (ja) 蛍光体
US6680574B1 (en) Gas discharge lamp comprising an oxide emitter electrode
US4894584A (en) Electric lamp provided with a getter including palladium
EP0995222B1 (en) Low-pressure mercury vapor discharge lamp
EP0907960B1 (de) Kalte elektrode für gasentladungen
JP2003515885A (ja) 低圧水銀放電ランプ
US6674240B1 (en) Gas discharge lamp comprising an oxide emitter electrode
DE69919505T2 (de) Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe
US20050258756A1 (en) Low-pressure gas-discharge lamp having an electrode
JPS6033298B2 (ja) 電極光再生型光充電式半電池及びそれを用いた光化学電池
WO2011024823A1 (ja) 放電ランプ用電極およびその製造方法
US20090015128A1 (en) Light emitting device with electrode comprising a ceramic material
JPS6258106B2 (cs)
JPH08236071A (ja) 蛍光ランプ用電極とその製造方法、及びその電極を用いた蛍光ランプの製造方法
JPH0536381A (ja) ラピツドスタ−ト形けい光ランプ
DE29719557U1 (de) Kalte Elektrode für Gasentladungen
WO1997021239A1 (en) Process for manufacturing shields of different size for fluorescent lamps and shields produced through such a process
KR20020057354A (ko) 전자관용 함침형 음극 및 그 제조방법