DE1589247B2 - Elektrode fuer eine niederdruck- quecksilberdampfentladungslampe - Google Patents

Description

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der während des Stromdurchgangs im Entladungsraum flusses. Das Tantalborid ist von diesen drei Verbin-

auf der Kathode bestehende, sehr konzentrierte Emis- düngen die beste.

sionsfieck mit hoher Temperatur während des Null- Da die zugesetzten Werkstoffe mit den Emissionsdurchgangs der Wechselspannung noch so heiß bleibt, materialteilchen innig vermischt sein müssen, wird die daß mehr Elektronen emittiert werden, als in diesem 5 Korngröße der mit dem Emissionsmaterial gemischten Augenblick zum Aufrechterhalten der Entladung not- Borverbindungen kleiner als 30mal der mittleren wendig ist. Dadurch werden in diesem Bereich un- Korngröße der Emissionsmaterialteilchen gewählt, regelmäßige Schwingungen von Ladungsträgern er- Besonders gute Ergebnisse werden mit einer Kornzeugt. Die daraus resultierenden elektromagnetischen größe erzielt, die kleiner ist als 15mal der mittleren Feldänderungen bewirken einen Teil der obengenann- io Korngröße der Emissionsteilchen,
ten Störungen, die nachstehend als Wiederzündungs- Aus den Versuchen, die zur Erfindung geführt haben, störungen bezeichnet werden. Die Frequenzen dieser hat sich ergeben, daß die zugesetzte Materialmenge Störungen liegen im Bereich von 550 bis 1400 kHz. vorzugsweise 0,1 bis 7% der Gewichtsmenge an Eiris-

sionsmaterial betragen muß. Dann wird nämlich

b) Das Auftreten von Anodenschwingungen ¹S zwischen der Verminderung der Störschwingungen

und dem Abfall der spezifischen Lichtausbeute ein

Diese Schwingungen entstehen, wenn eine Elektrode guter Kompromiß erreicht.

als Anode wirksam ist. Sie werden im nachfolgenden Die Elektroden in einer Niederdruck-Quecksilber-

als Anodenstörungen bezeichnet werden. Die Fre- dampfentladungslampe nach der Erfindung enthalten

quenzen dieser Störungen liegen im Bereich von 160 20 vorzugsweise noch, gemischt mit dem Emissions-

bis 240 kHz. material, eine Menge an Zirkonium. Ein solcher Zusatz

Es sind bereits Maßnahmen zur Verminderung der zwecks Herabsetzung der Schwärzung der Lampenobenerwähnten Störungen bekannt. So hat man z. B. enden durch Desintegration der Elektroden ist an sich versucht, eine Besserung herbeizuführen_durch Ände- bekannt. Es bestehen Hinweise dafür, daß in Lampen rung des Kathodenaufbaus, z. B. durch Änderung der ²5 mit Elektroden nach der Erfindung die Verminderung Ausmaße des Emissionsmaterialträgers, der meist eine des Auftretens von Störsignalen durch die Verwendung Glühwendel ist. von Zirkonium auf den Elektroden noch verbessert

Auch ist es bereits bekannt, das Emissionsmaterial wird. Die verwendete Zirkoniummenge beträgt vormit einer feinverteilten Menge von z. B. Kohlenstoff, zugsweise 1 bis 5% der Gewichtsmenge an Emissions-Eisen, Platin, Wolfram, Palladium, Molybdän, Tantal 30 material.

oder elektrisch leitenden Verbindungen derselben zu Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

bedecken oder zu mischen. Diese Stoffe werden in beispiels und einer Tabelle näher erläutert werden,
größeren Mengen zugesetzt, bisweilen sogar von 50

bis 75 Gewichtsprozent der Menge an Emissions- Beispiel
material. Die Verwendung solcher hohen Prozentsätze 35

geht mit großen Nachteilen einher. So tritt unter In einer üblichen 40-Watt-Niederdruck-Quecksilber-

anderem eine starke Schwärzung der Lampenenden dampfentladungslampe wurden Elektroden montiert,

auf, die Lichtleistung der Lampe, d. h. die pro Watt die je aus einem gewendelten, mit einem Gemisch aus

zugeführter Energie ausgesandte Lumenzahl, sinkt Bariumkarbonat, Kalziumkarbonat, Strontiumkarbo-

stark herab, und die Zündspannung erhöht sich auf 4° nat, Zirkonium und Tantalmonoborid überzogenen

praktisch unbrauchbare Werte. Wolframdraht bestanden. Die Mengen der Karbonate

Die Erfindung bezweckt ebenfalls eine Herabsetzung dieses Gemisches waren derart gewählt, daß das Ge-

der Intensität der von einer Niederdruck-Quecksilber- wichtsverhältnis BaCO₃: CaCO₃: SrCO₃ gleich 8:5:7

dampfentladungslampe erzeugten Störschwingungen, war. Die Zirkoniummenge betrug 3 Gewichtsprozent

insbesondere der Wiederzündungsstörungen, jedoch 45 der Karbonatmenge. Die Tantalmonoboridmenge

unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile. wurde variiert; in der nachstehenden Tabelle sind

Eine Elektrode für eine Niederdruck-Quecksilber- drei Prozentsätze in bezug auf die Gesamtgewichts-

dampfentladungslampe nach der Erfindung weist das menge der Karbonate und des Zirkoniums angegeben.

Kennzeichen auf, daß als Metallborid ein Borid eines Die Lampen nach dem Beispiel wurden weiter auf

der Metalle der zweiten, vierten, fünften oder siebenten 5° völlig übliche Weise fertiggestellt, wobei unter anderem

Gruppe des periodischen Elementensystems, der Lan- die Elektroden erhitzt wurden, wodurch sich die

thanidengruppe oder der Aktinidengruppe gewählt ist Karbonate in Oxide zersetzten. Darauf wurden die

in einer Menge, die 0,1 bis 15 % der Gewichtsmenge an Lampen in einer Versuchsanlage in Betrieb genommen,

Erdalkalioxid beträgt. und der Pegel der von den Lampen ausgesandten

Das verwendete periodische System ist dasjenige, 55 Störsignale wurde bei verschiedenen, in der Tabelle

welches vorkommt auf S. 96 der »Encyclopedia of angegebenen Frequenzen gemessen. Die Intensität

Chemical Technology« von Kirk — Othmer, dieser Störpegel wurde mit der Intensität des Stör-

zweite Ausgabe, Bd. 8, herausgegeben im Jahre 1965 pegels einer Lampe verglichen, die sich von den

von John Wiley and Sons Inc. In diesem periodischen Lampen nach dem Beispiel lediglich darin unterschied,

System sind die ersten Elemente der Lanthaniden- ^6o daß kein Tantalmonoborid auf den Elektroden vor-

gruppe (La) bzw. der Aktinidengruppe (Ac) in die handen war. In der Tabelle sind die Unterschiede

Spalte III aufgenommen. Beide Gruppen zusammen gegenüber diesen Bezugslampen in dB angegeben,

bilden die Gruppe der seltenen Erdmetalle. Die letzte Spalte der Tabelle gibt die Herabsetzung

Die Boride von Uran, Tantal und Mangan eignen der spezifischen Lichtleistung der Lampen nach dem sich besonders zum obenerwähnten Zweck. In klei- ⁵5 Beispiel im Vergleich zur Bezugslampe in Prozent, neren Prozentsätzen zugesetzt ergeben diese Verbin- Der Lichtabfall und der Störpegel wurden jeweils gedungen eine beträchtliche Abnahme des Störpegels messen, nachdem die Lampen 100 Stunden gebrannt und eine nur geringe Abnahme des spezifischen Licht- hatten.

Verwendeter Zusatz	Gewichtsprozent	Differenz Störpegel in dB	140OkHz	Verminderung
			spezifische
			Lichtleistung
		540 kHz 1000 kHz	in%

Kälciumborid (CaB₆) Lanthanhexaborid (LaB₆) Ceriumhexaborid (CeB₆) Praseodyniumborid (PrB₆)

Samariumborid (SmB₈)

Gemisch Boride seltener Erden

Uranborid (UB₂)

Zirkonborid (ZrB₂) Vanadiumdiborid (VB₂) Tantalmonoborid (TaB) Mangandiborid (MnB₂)

Die Tabelle zeigt auch Meßergebnisse von Lampen, misches von Bonden der seltenen Erdmetalle nicht die völlig gemäß dem obenstehenden Beispiel her- 45 genau bekannt war. Die seltenen Erdmetalle werden gestellt waren, aber in denen andere Boride in den nämlich als Gemisch mit verschiedener nicht näher angegebenen Mengen verwendet wurden. Dabei ist angegebener Zusammensetzung zu niedrigem Preis bemerkenswert, daß die Zusammensetzung des Ge- verkauft.

0,3	-15	-15	-13	1,6
2,5	-5	-5	-5	. 4,5
5,5	-14	-11	-4	11,6
0,3	-6,5	-14,5	-17 ■■	2,2
2,5	-14	-17	-16	5,8
5,5	-13,5	-14,5	-13	7,6
0,3	-15	-16	-15	2
2,5	-17	-17	-15	5,1
5,5	-18	-17	-15	7,7
0,3	-10	-14	-13	3,1
2,5	-14	-16	-14	5,4
0,3	-6	-14	-13	2,9
2,5	-14	-16	-14	5,8
0,3	-13	-16	-14	2,9
2,5	-12	-16	-15	5,1
0,3	-10	-8	-8	0
2,5	-18	-17	-16	3,3
0,3	-3,5	-5,5	η	0,8
2,5	-8,5	-12	-12	3,8
5,5	-9	-9	-8	6,2
0,3	-8	-16	-15	3,9
2,5	-12	-10	-8	7,6
5,5	-11	-11	-8	8,9
0,3	-12	-13	-13	0
2,5	-14	-16	-15	1,4
5,5	-17	-16	-14	3
0,3	-11	-13	-13	0,4
2,5	-17	-17	-15	2,6
5,5	-13	-14	-12	4,6

Claims (7)

1 2 Patentansprüche: Lampen haben sich von großer Bedeutung erwiesen, ' unter anderem aus dem Grunde, daß sie pro Watt

1. Elektrode für eine Niederdruck-Quecksilber- zugeführte Energie einen sehr großen Lumenbetrag dampfentladungslampe, die aus einem Träger und liefern. Außerdem kann man die Farbe des von den einer auf diesem aufgebrachten dünnen Schicht 5 Lampen ausgestrahlten Lichtes durch Verwendung aus einem ein oder mehrere Erdalkalioxide sowie verschiedener Leuchtstoffe innerhalb sehr weiter wenigstens ein Metallborid enthaltenden Elek- Grenzen ändern und somit jedem gewünschten Zweck tronenemissionsmaterial besteht, dadurch ge- anpassen.

kennzeichnet, daß als Metallborid ein Ein bereits längere Zeit bekannter Nachteil dieser Borid eines der Metalle der zweiten, vierten, fünf- io Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen beten oder siebenten Gruppe des periodischen EIe- steht darin, daß sie neben Licht auch eiektromagnementensystems, der Lanthanidengruppe oder der tische Schwingungen erzeugen und emittieren, deren Aktinidengruppe gewählt ist in einer Menge, die Wellenlänge derart ist, daß sie elektromagnetische 0,1 bis 15% der Gewichtsmenge an Erdalkalioxid Fernmeldesignale, d.h. Funksignale, stören können, beträgt. 15 Obzwar der Pegel der von den Lampen erzeugten

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Störsignale, in absolutem Sinne gesehen, nicht hoch zeichnet, daß das Elektronenemissionsmaterial mit ist, kann die Störung bei schwachen Fernmeldeeinem oder mehreren Boriden von Uran oder Signalen besonders hinderlich sein. Prüfungen haben Mangan gemischt ist. ergeben, daß die in den Lampen erzeugten elektro-

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 magnetischen Störschwingungen auf zwei Wegen ihren zeichnet, daß das Elektronenemissionsmaterial mit störenden Einfluß ausüben können. Einer dieser Wege Tantalborid gemischt ist. ist die direkte Ausstrahlung. Diese kann man z. B.

4. Elektrode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch dadurch herabsetzen, daß die Lampen durch Untergekennzeichnet, daß die Korngröße der mit dem bringung in einem geerdeten Metallkäfig elektrisch Emissionsmaterial gemischten Borverbindungen 25 abgeschirmt werden. Naturgemäß wird dieser Käfig kleiner ist als 30mal der mittleren Korngröße der meist aus einem Werkstoff, z. B. Metallgaze, bestehen, Emissionsmaterialteilchen. der die gewünschte Lichtstrahlung durchläßt. Der

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zweite Weg, auf dem die Störschwingungen ihren Einzeichnet, daß die Korngröße der mit dem Emis- fluß auf Geräte zum Erzeugen oder Wahrnehmen von sionsmateriil gemischten Borverbindungen kleiner 30 Fernmeldesignalen ausüben können, geht über die als 15mal der mittleren Korngröße der Emissions- Speiseleitungen. Sind die Lampe und die Geräte an materialteilchen ist. dieselbe Speisequelle, z. B. das Netz, angeschlossen,

6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, so gibt es eine elektrisch leitende oder kapazitive Ver-(?adur:h gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge an bindung und demnach eine starke Übertragung der Borverbindungen 0,1 bis 7% der Gewichtsmenge 35 Störungen. Abgesehen von dieser direkten Übertraan Emissionsmaterial beträgt. gung werden Störungen dadurch übertragen, daß die

7. E'ektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Stromzuleitungsdrähte der an das Netz angeschlosdadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsschicht senen Lampe eine Störstrahlung emittieren. Um die zusätzlich 1 bis 5% Zirkon in bezug auf die Ge- beiden zuletzt genannten Störeinflüsse zu verringern, wichtsmenge des Emissionsmaterials enthält. 40 ist es bereits bekannt, zwischen Lampe und Speisenetz

eine aus elektrischen Filtern bestehende Entstörungs-

anlage anzubringen. Diese Filter können z. B. mit den

für die Speisung von Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen sowieso stets notwendigen Strom-

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine 45 Stabilisierungselementen, wie Drosselspulen, vereinigt Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe, die werden. Es ist einleuchtend, daß solche Filterelemente aus einem Träger und einer auf diesem aufgebrachten die ganze Anlage verwickelter machen und somit verdünnen Schicht aus einem ein oder mehrere Erd- teuera. Außerdem heben diese Maßnahmen die Uralkalioxide sowie wenigstens ein Metallborid enthal- sache der Störungen nicht auf und können daher nur tenden Elektronenemissionsmaterial besteht. 5° unter bestimmten Verhältnissen ein gutes Ergebnis

In den DT-PS 15 89 227 und 15 89 230 sind Elek- liefern. Falls die wahrzunehmenden Sign? Ie sehr

troden für Niederdruck-Quecksilberdampfentladungs- schwach sind, muß man entweder besonders ver-

Iampen vorgeschlagen, die aus einem Träger mit einem wickelte Filter verwenden oder einen bestimmten,

Elektronenemissionsmaterial bestehen, das ein oder wenn auch geringen Störpegel akzeptieren. Solche

mehrere Alkalioxide sowie Eisenborid oder Misch- 55 Filter sind naturgemäß keine Abhilfe gegen die Störung

boride von Eisen, Kobalt und wenigstens einem wei- infolge der obenerwähnten direkten Ausstrahlung

teren Metall enthält. seitens der Lampe selbst.

Aus der BE-PS 519 027 ist eine Elektrode für Ent- Über die Ursachen der in den Lampen erzeugten ladungsgefäße bekannt mit einem aus Alkalimetall- Störschwingungen wurden zwar Untersuchungen anoxiden bestehenden Emissionsmaterial, dem Bor oder 60 gestellt, aber diese haben noch nicht zu einer deuteine Verbindung von Bor, wie z. B. Metallborid, bei- liehen Einsicht geführt. Es scheinen zwei Erscheinungefügt werden kann. gen eine Hauptrolle zu spielen.

Niederdruck - Quecksilberdampfentladungslampen .^₁₁. · ,.· τ, ι j ·τ··ι

der obenerwähnten Art für BeleuchtungszvÄcke be- ? ^D*^s Auftreten einer negativen Raumladung im Teil

stehen meist aus geradlinigen oder kreisförmig ge- 65 ^des Entladungsraumes dicht vor der als Kathode

bogenen Glasrohren, auf deren Innenseite sich ein wirksamen Elektrode

T "whtstnff befindet, der die in der Entladung erzeugte Diese negative Raumladung entsteht bei der üb-

Ultraviolettstrahlung in Licht umwandelt. Diese liehen Speisung mit Wechselspannung dadurch, daß