DE102007021384A1

DE102007021384A1 - Electrode for high-voltage fluorescent tube, has cup-like or tubular electrode body partially carrying electron emitter material, and partially formed from wire gauze, where wire gauze is made of soft iron

Info

Publication number: DE102007021384A1
Application number: DE102007021384A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dr. Lehmann; Jörn Winter
Original assignee: NEON PRODUCTS LICHTTECHNIK GMB; NEON PRODUCTS LICHTTECHNIK GmbH
Current assignee: NEON PRODUCTS LICHTTECHNIK GMB; NEON PRODUCTS LICHTTECHNIK GmbH
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-13

Abstract

The electrode has a cup-like or tubular electrode body (1) partially carrying an electron emitter material (3). The electrode body is partially formed from a wire gauze. The wire gauze is made of soft iron. An aperture size of the wire gauze ranges from 100 micrometers to 300 micrometers. A wire gauge of the wire gauze is in range of 50 micrometers to 200 micrometers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Niederdruckentladungslichtquellen, umfassend einen im Wesentlichen becher- oder röhrenförmigen Elektrodenkörper, wobei der Elektrodenkörper zumindest zum Teil ein Elektronenemittermaterial trägt.The Invention relates to an electrode for low-pressure discharge light sources, comprising a substantially cup or tubular Electrode body, wherein the electrode body at least for Part carries an electron emitter material.

Derartige Elektroden sind zum Beispiel aus der KR 1020010106271 A oder der 1020060078345 A bekannt und werden unter anderem in Hochspannungsleuchtröhren verwendet. Hochspannungsleuchtröhren sind Niederdruckentladungslichtquellen oder Niederdruckplasmalichtquellen, in denen als Gasfüllung Edelgase, Edelgasgemische oder Edelgas-Quecksilbergemische verwendet werden. Die zumeist becherförmigen Elektroden bestehen aus einem Metall und sind in der Regel außen mit einer Nickelschicht und innen mit einem Elektonenemitter beschichtet. Beim Betrieb derartiger Elektroden brennt im Inneren des Bechers eine Glimmentladung, die über die Öffnung des Bechers mit dem Säulenplasma der Entladung in Wechselwirkung steht. Die Versorgung des Plasmas im Eletrodeninneren erfolgt hauptsächlich durch sekundäre Elektronenemission aus dem auf den inneren Elektrodenoberflächen befindlichen Elektronenemittermaterial, wobei die Emission nur bei hohen Katodenfallspannungen effektiv stattfinden kann. Die Betriebstemperatur derartiger Elektroden liegt je nach Dimensionierung und Stromentnahme zwischen 50°C und 200°C.Such electrodes are for example from KR 1020010106271 A or the 1020060078345 A known and are used, inter alia, in high voltage tubes. High-voltage fluorescent tubes are low-pressure discharge light sources or low-pressure plasma light sources in which noble gases, noble gas mixtures or noble gas-mercury mixtures are used as the gas filling. The mostly cup-shaped electrodes are made of a metal and are usually coated on the outside with a nickel layer and inside with an electron emitter. In the operation of such electrodes, a glow discharge burns inside the cup, which via the opening of the cup interacts with the column plasma of the discharge. The supply of the plasma in Eletrodeninneren takes place mainly by secondary electron emission from the located on the inner electrode surfaces electron emitter material, the emission can take place effectively only at high Katodenfallspannungen. The operating temperature of such electrodes is between 50 ° C and 200 ° C depending on the dimensioning and current consumption.

Ein entscheidender Nachteil der Becherelektroden gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass sich unter Betriebsbedingungen ein durch die Glimmentladung bedingter Katodenfall von 120 V bis 200 V einstellt, der zu hohen elektrischen Verlustleistungen führt. Der hohe Katodenfall erzeugt außerdem einen ständigen Beschuss der Elektrode mit Ionen. Der Ionenbeschuss führt zu einer allmählichen Zerstörung der Elektrode und begrenzt dadurch deren Lebensdauer.One decisive disadvantage of the cup electrodes according to the The state of the art is that under operating conditions a cathode drop of 120V to 200 due to the glow discharge V, which leads to high electrical power losses. The high cathode fall also creates a permanent Shelling of the electrode with ions. The ion bombardment leads to a gradual destruction of the electrode and thereby limits their life.

Im Falle quecksilberhaltiger Gasfüllungen werden wegen der gegenüber Edelgasen um Größenordnungen höheren Ionisierungswahrscheinlichkeit fast ausschließlich Queck silberionen zur Elektrode beschleunigt. Die Quecksilberionen rekombinieren mit von der Elektrode emittierten Elektronen zu Atomen und werden dann wegen des relativ hohen Quecksilberdampfdruckes sofort wieder an die Gasentladung abgegeben. Beim Einsatz quecksilberfreier Gasmischungen übernimmt das am leichtesten zu ionisierende Edelgas im Gasgemisch die Rolle des Quecksilbers. Allerdings werden die bei der Rekombination entstehenden Gasatome wesentlich langsamer an die Gasentladung zurückgegeben und daher vom Elektrodenmetall aufgenommen. Es kommt allmählich zu einer Verarmung der entsprechenden Gasarten im Gasgemisch. Daher können in allen Anwendungsfällen, in denen das Mengenverhältnis der Edelgasgemische eine wichtige Rolle spielt, Becherelektroden bisher nicht eingesetzt werden.in the Traps of mercury-containing gas fillings are due to the relative to noble gases by orders of magnitude higher ionization probability almost exclusively Mercury accelerates silver ions to the electrode. The mercury ions recombine with atoms emitted by the electrode to form atoms and then because of the relatively high mercury vapor pressure immediately returned to the gas discharge. When using mercury-free Gas mixtures takes over the most easily ionized Noble gas in the gas mixture plays the role of mercury. However, that will be the gas atoms formed during recombination are much slower returned to the gas discharge and therefore from the electrode metal added. It gradually comes to an impoverishment of corresponding gas species in the gas mixture. Therefore, in all applications in which the quantity ratio the noble gas mixtures plays an important role, cup electrodes not yet used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode sowie eine Niederdruckentladungslichtquelle zur Verfügung zu stellen, die einen gegenüber Becherelektroden gemäß dem Stand der Technik geringeren Katodenfall aufweisen. Diese Aufgabe wird mit einer Elektrode der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Elektrodenkörper zumindest zum Teil aus einem Drahtgitter geformt ist.Of the Invention is based on the object, an electrode and a To provide low-pressure discharge light source, the one opposite cup electrodes according to the State of the art have lower cathode case. This task will solved with an electrode of the type mentioned, that the electrode body at least partially from a Wireframe is formed.

Bei geeigneter Dimensionierung von Maschenweite und Drahtdurchmesser bildet sich aufgrund des Drahtgitters auf der Innenseite der becher- oder röhrenförmigen Elektrode ein Brennfleck aus, der das im Innern der Elektrode entstehende Plasma mit Elektronen versorgt. Im Zentrum des Brennfleckes entstehen Temperaturen von 900 bis 1.100°C, also um den Faktor 5 bis 20 höher als im Stand der Technik. Bei diesen Temperaturen werden die Elektronen vorwiegend thermisch emittiert, was zu einer Erniedrigung der Katodenfälle auf ca. 40 V bis 60 V führt. Es findet weiterhin ein Ionenbeschuss des Elektrodeninneren statt. Wegen der auf 30% bis 50% verringerten Katodenfälle werden die Ionen jedoch nur in geringerem Maße ins Metallgitter eingebaut. Gleichzeitig führt die erhöhte Betriebstemperatur zu einer schnelleren Abgabe der Gasatome. Daraus resultiert eine gegenüber den Elektroden gemäß dem Stand der Technik um ca. eine Zehnerpotenz erniedrigte Gasaufzehrungsrate.at suitable dimensioning of mesh size and wire diameter forms due to the wire grid on the inside of the cup or tubular electrode made a focal spot, the the plasma produced in the interior of the electrode is supplied with electrons. In the center of the focal spot arise temperatures of 900 to 1,100 ° C, ie by a factor of 5 to 20 higher than in the prior art. At these temperatures, the electrons become predominantly thermal emitted, resulting in a reduction of cathode cases about 40 V to 60 V leads. It continues to find an ion bombardment of the electrode interior instead. Because of reduced to 30% to 50% However, cathode ions only become smaller in the ions Dimensions built into the metal grid. At the same time leads the increased operating temperature for a faster delivery the gas atoms. This results in a relation to the electrodes according to the state of the art by about one order of magnitude decreased gas absorption rate.

Bevorzugt ist der Mantel des becher- oder röhrenförmigen Elektrodenkörpers zylindrisch. Es sind aber auch beliebige andere Formen, z. B. mit ovalem oder unregelmäßigem Querschnitt denkbar.Prefers is the mantle of the cup or tubular Cylindrical electrode body. But there are also any other forms, eg. B. with oval or irregular Cross-section conceivable.

Weitere Ausbildungsbeispiele für die erfindungsgemäße Elektrode sind in den Ansprüchen 2 bis 4 dargelegt.Further Training examples for the invention Electrode are set forth in claims 2 to 4.

Die vorgenannte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Niederdruckentladungslichtquelle gelöst, die mindestens eine Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.The The aforementioned object is further characterized by a low-pressure discharge light source solved, the at least one electrode according to a of claims 1 to 4.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrode wird nunmehr anhand von Figuren dargestellt. Es zeigt schematischOne Embodiment of the invention Electrode will now be illustrated with reference to figures. It shows schematically

1: Eine Elektrode mit einem Elektrodenkörper aus einem Drahtgitter und 1 : An electrode with an electrode body of a wire mesh and

2: Die Elektrode gemäß 1 mit angedeuteter Emitterbeschichtung. 2 : The electrode according to 1 with suggested emitter coating.

1 zeigt eine Elektrode mit einem Elektrodenkörper 1, an dem zwei Stromzuführungen 2 angeschlossen sind. Der Elektrodenkörper 1 besteht aus einem regelmäßigen Drahtgitter, wobei in den Figuren die Zwischenräume zwischen den Drähten grau ausgefüllt sind. Soweit keine Elektronenemitter-Schicht aufgebracht ist, sind die Maschen jedoch frei. 1 shows an electrode with an electrode body 1 , on which two power supply lines 2 is are closed. The electrode body 1 consists of a regular wire mesh, in the figures, the spaces between the wires are gray filled. As far as no electron emitter layer is applied, however, the meshes are free.

2 zeigt die Elektrode gemäß 1, jedoch mit einer Elektronenemitter-Schicht 3. In 3 wurde der graue Hintergrund gewählt, um die Elektronenemitter-Schicht 3 deutlicher darstellen zu können. 2 shows the electrode according to 1 but with an electron emitter layer 3 , In 3 The gray background was chosen to be the electron emitter layer 3 to represent more clearly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- KR 1020010106271 A [0002]
- KR 1020060078345 A [0002]

Claims

Electrode for low-pressure discharge light sources, comprising a substantially cup-shaped or tubular electrode body ( 1 ), wherein the electrode body ( 1 ) at least in part an electron emitting material ( 3 ) carries, characterized in that the electrode body ( 1 ) is at least partially formed of a wire mesh.

Electrode according to claim 1, characterized that the wire mesh is made of soft iron.

Electrode according to Claim 1 or 2, characterized that the wire mesh has a mesh size of at least 100 microns and at most 300 microns.

Electrode according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wire diameter of the wire grid at least 50 μm and at most 200 μm is.

Low-pressure discharge light source, characterized by at least one electrode according to one of Claims 1 to 4.