DE1639510B1

DE1639510B1 - Elektronenemittierende Elektrode fuer Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE1639510B1
Application number: DE19641639510
Authority: DE
Inventors: Martinus Henricus Andrianus Weijer; Jan Van Der Windt
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-08-21
Filing date: 1964-08-18
Publication date: 1969-12-04
Also published as: ES303281A1; CH422988A; GB1014340A; NL296948A; AT268455B; FR1404994A; BE652024A

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektronenemittierende des massiven Wendelaufbaus eine hohe Wärmekapa-

Elektrode für Gasentladungslampen, die mittels einer zität haben, wodurch sich die Aufheizung durch die

Glimmentladung gezündet werden, insbesondere für Glimmentladung zu langsam vollzieht. In bestimmten

Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen, die Fällen dauerte es mehrere Sekunden, bevor die

aus einer um einen Kerndraht gewickelten und von 5 Glimmphase beendet war, was zu einer erheblichen

diesem unterstützten Doppelwendel aus einadrigem Zerstäubung von Emissions- und Wendelmaterial

Wolframdraht besteht und bei der das Emissions- und damit zu einer Schwärzung des Lampenkolbens

material sich größtenteils innerhalb der Primärwendel führte,

der Doppelwendel befindet. Diese Nachteile werden bei einer Elektrode ein-

Bei Gasentladungslampen der obenerwähnten Art io gangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch werden nach dem Einschalten die Elektroden durch beseitigt, daß mindestens zwei Drittel des Raumes eine Glimmentladung derart erhitzt, daß das Emis- innerhalb der Primärwendel zur Aufnahme von sionsmaterial auf den Elektroden die Temperatur Emissionsmaterial dienen, die Wickelsteigung der erreicht, bei der die Zündung erfolgt. Es ist von gestreckten Primärwendel größer ist als l,5mal ihrer größter Wichtigkeit, daß die Zeitdauer der Glimm- 15 Drahtstärke und die einzelnen Windungen dieser entladung möglichst kurz ist wegen der stark zer- Wendel auch nach dem Herumlegen um den Kernstäubenden Wirkung der Glimmentladung auf das draht an keiner Stelle aneinander anliegen und daß Elektrodenmaterial. Eine Abkürzung der Glimm- <ier Kerndraht in an sich bekannter Weise aus der phase ergibt sich durch schnelle Aufheizung der Elek- Doppelwendel an der Entladungsseite herausragt,
troden. Diese schnelle Aufheizung ist aber nur mög- 20 Eine derartige Elektrode hat eine besonders lose lieh, wenn die Wärmekapazität der Elektrode gering Struktur, d. h., daß das Gewicht des Materials des ist; eine geringe Wärmekapazität wird erreicht, wenn Wolframdrahtes gegenüber dem Gesamtvolumen der ^ die Abmessungen der Elektrode klein gehalten wer- Elektrode gering ist im Vergleich zu den bekannten % den. Dies bedingt aber, daß dann auch die Menge Konstruktionen. Dadurch ist die Wärmekapazität gean Emissionsmaterial auf der Elektrode gering ist, 25 ring, woraus sich eine kurze Aufheizzeit der Elekworaus sich eine kurze Lebensdauer der Elektrode trode ergibt. Außerdem ist der verfügbare Raum für ergibt. Die Lebensdauer der Elektrode wird nämlich die Aufnahme des Emissionsmaterials besonders sowohl durch Zerstäubung in der Glimmphase als groß. Die Lebensdauer ist dadurch viel länger als die auch durch Verdampfung und Zersetzung des Emis- der bekannten Elektroden. In an sich bekannter sionsmaterials während des Betriebes der Lampe 30 Weise ragt auch bei der Elektrode nach der Erfinbedingt. Während der Zündperiode der Lampe, in dung der Kerndraht an der Entladungsseite aus der der also zwischen den Elektroden oder zwischen Doppelwendel heraus. Dadurch greift die Entladung einer Elektrode und einer Hilfselektrode eine Glimm- im Betriebszustand nicht am vorhandenen Emissionsentladung besteht, greift die Glimmentladung am material oder am dünnen Wendeldraht an, sondern Emissionsmaterial an und verursacht dort die oben- 35 am herausragenden Kerndraht,
erwähnte Verdampfung und Zersetzung. Es sei noch erwähnt, daß es bei fremdgeheizten

Eine bekannte Lampe (britische Patentschrift Elektrodenbekanntist(britischePatentschrift792365), 733 853) mit einer Elektrode eingangs erwähnter vier locker verdrillte Drähte zu einer Wendel auszu-Art, deren Kerndraht nicht aus der Doppelwendel bilden und diese vollständig im Emissionsmaterial herausragt und deren Primärwendelinnenraum zum 40 einzubetten^ Derartige Elektroden sind jedoch nur für überwiegenden Teil durch vier dünne Kerndrähte Niederdruckentladungslampen geeignet,
ausgefüllt ist, soll eine geringe Zerstäubung des Emis- Nach einer besonderen Ausführungsform einer sionsmaterials und eine geringfügige Kolbenschwär- Elektrode nach der Erfindung liegen auch die Winzung und damit eine verlängerte Lebensdauer auf- düngen der Sekundärwicklung der Doppelwendel Λ weisen. Zu diesem Zweck, wurde die Primärwendel 45 nicht aneinander an. Dadurch wird die Struktur der als möglichst geschlossene Wendel ausgebildet, die Elektrode noch loser, und das Emissionsmaterial außer den vier Kerndrähten das Emissionsmaterial kann seine Funktion in der Glimmphase besser erenthält und schützt. Hierdurch wird eine Verringe- füllen.

rung der Zerstäubung des Emissionsmaterials und Eine weitere Vergrößerung des Volumens der

der Kolbenschwärzung während des Betriebes der 50 Elektrode kann noch dadurch erreicht werden, daß

Lampe erreicht. · zwei oder mehr Doppelwendeln einander koaxial

Durch geeigneten Aufbau der Elektrode kann da- umgeben, wobei ihre Achsen mit der Achse des Kernfür gesorgt werden, daß im Betriebszustand der drahtes zusammenfallen. Eine einfache Herstellung Lampe die Entladung nicht mehr am Emissions- solcher Wendeln ist dadurch möglich, daß man die material angreift. Ein dazu vielfach verwendeter 55 Wendeln ohne Drahtunterbrechung ineinander über-Elektrodenaufbau besitzt eine Wendel aus massivem gehen läßt. Dabei ist es vorteilhaft, eine gerade AnDraht, der um einen mittleren Kerndraht gewickelt zahl Doppelwendeln zu verwenden und dafür zu ist, welcher an der Entladungsseite aus der Wendel sorgen, daß die beiden Drahtenden des dünnen WoIfherausragt und frei von Emissionsmaterial ist. Man ramdrahtes von der Entladungsseite der Elektrode erreicht damit, daß die Entladung im Betriebszustand 60 abgekehrt sind. Es bestehen dann an der Entladungsder Lampe nicht an dem zwischen den Windungen seite keine scharfen Spitzen, an denen die Entladung der Wendel befindlichen Emissionsmaterial angreift. leicht angreifen könnte. Es ist bei dieser besonderen Die Dicke des Drahtes der Wendel ist meist von Ausführungsform dann am einfachsten, zwei koaxial gleicher Größenordnung wie die Dicke des Kern- angeordnete benachbarte Doppelwendeln gegensinnig drahtes. 65 zu wickeln.

Es ergab sich jedoch, daß die oben beschriebenen Da die Doppelwendel aus dünnem Wolframdraht

bekannten Elektroden infolge der in der Primär- bestehen muß, ist deren Herstellung nicht einfach,

wendel enthaltenen dünnen Kerndrähte bzw. infolge Das Wickeln erfolgt daher vorzugsweise um einen

Dorn herum, der aus einem einzigen Draht oder aus mehreren aneinander anliegenden Drähten bestehen kann. Um den zur Aufnahme des Emissionsmaterials erforderlichen Raum innerhalb der Primärwendel zu schaffen, muß der Dorn völlig oder teilweise entfern- bar sein. Bekanntlich kann man dazu den Dorn oder einen Teil desselben chemisch auflösen. Es ist z. B. üblich, einen Wolframdraht um einen Molybdändorn zu wickeln und letzteren nachher chemisch wegzuätzen. Besteht der Dorn aus mehreren nebeneinanderliegenden Drähten, so kann einer dieser Drähte ebenfalls aus Wolfram bestehen. Dieser Wolframdorn wird vom Ätzverfahren nicht angegriffen und bleibt daher zurück. In der Primärwendel befindet sich dann dieser dünne Wolframdorn, wodurch die Doppelwendel eine bessere Formfestigkeit erhält. Man muß aber naturgemäß dafür sorgen, daß innerhalb der Primärwendel hinreichender Raum für das Emissionsmaterial vorhanden ist. Daraus folgt, daß der Durchmesser des zurückbleibenden Wolframdomes beträchtlich kleiner sein muß als der Durchmesser der Primärwendel. Vorzugsweise ist der Durchmesser des zurückbleibenden Wolframdornes kleiner als ein Drittel des Durchmessers der Primärwendel.

Die Sekundärwendel der Doppelwendel kann, da deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Primärwendel, auf einem Dorn aufgewickelt werden, der mechanisch entfernt wird. Dieser Dorn kann z. B. aus Stahl bestehen, nach der Herstellung aus der Wendel herausgezogen und z. B. durch einen Wolframkerndraht ersetzt werden.

Als Emissionsmaterial sind sämtliche bekannte Stoffe oder Gemische von Stoffen verwendbar, z. B. ein Gemisch von Oxyden von Barium, Calcium, Strontium und Thorium. Diese Oxyde werden bekanntlich meist nicht als solche angebracht, sondern an Ort und Stelle aus sich leicht zersetzenden Verbindungen, z. B. Karbonaten, entwickelt. Das Anbringen erfolgt z. B. durch Spritzen von oder Tauchen in eine Suspension. Es ergibt sich dann nach der Herstellung der Elektrode, daß der Emissionsstoff sich größtenteils innerhalb der Primärwendel der Doppelwendel befindet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In

Fig. 1 ist eine Elektrode nach der Erfindung mit einer Doppelwendel dargestellt; in

Fig. 2 ist eine Elektrode mit zwei einander koaxial umgebenden Doppelwendeln dargestellt;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Primärwendel einer Doppelwendel nach einer besonderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Wolframkerndraht bezeichnet, der von einer Doppelwendel 2 umgeben ist. Mit 3 ist der Teil des Wolframkernes 1 bezeichnet, der an der Entladungsseite aus der Doppelwendel herausragt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, besteht die Doppelwendel 2 aus einem doppelgewendelten dünnen Draht, der um den Kerndraht 1 befestigt ist. Die Anzahl der Windungen der Sekundärwendel ist gering gegenüber der Windungszahl der Primärwendel und beträgt meist nicht mehr als zwanzig. In den meisten Fällen genügen fünf bis fünfzehn Windungen.

In Fig. 2 ist mit 4 der mittlere Wolframkerndraht 6g bezeichnet, der an der Entladungsseite aus den darauf angebrachten Doppelwendeln 6 und 7 herausragt. Dieser herausragende Teil ist mit 5 bezeichnet.

Die Wendeln 6 und 7 haben einen üblichen Aufbau wie die Doppelwendel 2 der Fig. 1 und sind, wie aus der Figur ersichtlich, gegensinnig gewickelt. An der Seite des herausragenden Teiles 5 gehen die beiden Wendern ohne Unterbrechung ineinander über. Die freien Enden 8 und 9 befinden sich dann an dem von der Entladung abgekehrten Ende der Elektrode.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Primärwendel 13 einer Doppelwendel dargestellt, in der sich ein Wolframdorn 10 befindet. Während der Herstellung waren auch noch die gestrichelt dargestellten Dorne 11 und 12 aus Molybdän vorhanden. Diese wurden aber nach dem Wickeln weggeätzt. Der Dorn 10 ist nicht starr am Draht der Wendel 13 befestigt und wird daher nicht in jeder Windung an der Wendel anliegen, im Gegensatz zu der in der Figur dargestellten Situation.

Um ein Bild der mit der Erfindung erzielbaren Ergebnisse zu geben, folgt nachstehend ein Ausführungsbeispiel.

Die Wendeln 6 und 7 wurden aus Wolframdraht mit einer Dicke von 55 Mikron und einem Molybdändorn mit einer Dicke von 105 Mikron gewickelt. Die Steigung dieser Primärwendel betrug 90 Mikron. Von der so erzielten Wendel wurde die Sekundärwendel durch Wickeln um einen Stahldorn von 500 Mikron hergestellt. Um diesen Dorn wurden sechzehn Windungen für die Wendel 6 und dreizehn Windungen für die Wendel 7 gelegt. Die beiden Wendern wurden mit einer Steigung von 230 Mikron gewickelt. Nach der Herstellung der Doppelwendel wurde der Stahldorn herausgezogen und der Molybdändorn weggeätzt, wonach die Elektrode in eine Suspension von Kabonaten des emittierenden Materials getaucht wurde. Anschließend wurde die Doppelwendel auf den Wolframkerndraht 4 aufgeschoben, der einen Durchmesser von etwa 550 Mikron hatte. Durch Erhitzung wurden darauf die Karbonate in das Emissionsmaterial umgesetzt. Es ergab sich, daß durchschnittlich 6,3 mg emittierendes Material in der Elektrode vorhanden waren. Die Lebensdauer dieser Elektrode kommt bei Verwendung in einer 50-Watt-Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe zum Ausdruck in der Lichtausbeute pro Watt nach Verlauf einer Anzahl Betriebsstunden, wie aus nachstehender Tabelle ersichtlich ist.

	Elektrode
Betriebsstunden	nach der Erfindung
	LmAV
0	40,1
100	38,8
1000	39,0
2000	38,4
3000	37,2
4000	35,8
5000	35,8

Elektroden nach der Erfindung hatten eine Zündperiode, nach 3000 Brennstunden gemessen, von durchschnittlich 0,1 Sekunde. Derartige Werte lassen sich mit den bekannten Elektroden nicht erreichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenemittierende Elektrode für Gasentladungslampen, die mittels einer Glimment-

ladung gezündet werden, insbesondere für Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen, die aus einer um einen Kerndraht gewiekelten und von diesem unterstützten Doppelwendel aus einadrigem Wolframdraht besteht und bei der das Emissionsmaterial sich größtenteils innerhalb der Primärwendel der Doppelwendel befindet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Drittel des Raumes innerhalb der Primärwendel zur Aufnahme von Emissionsmaterial dienen, die Wickelsteigung der gestreckten Primärwendel größer ist als l,5mal ihrer Drahtstärke und die einzelnen Windungen dieser Wendel auch nach dem Herumlegen um den Kerndraht an keiner Stelle aneinander anliegen und daß der Kerndraht in an sich bekannter Weise aus der Doppelwendel an der Entladungsseite herausragt.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Windungen der Sekundärwendel nicht aneinander anliegen. ao

3. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Doppelwendel von wenigstens einer weiteren Doppelwendel mit einem ähnlichen Aufbau wie die erste Doppelwendel umgeben ist und die Achsen dieser Doppelwendeln mit der Achse des Kerndrahtes zusammenfallen.

4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Doppelwendeln ohne Drahtunterbrechung ineinander übergehen, wobei im Falle einer geraden Anzahl von Doppelwendeln die beiden Drahtenden von der Entladungsseite der Elektrode abgekehrt sind.

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei koaxial angeordnete benachbarte Doppelwendeln gegensinnig gewickelt sind.

6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Primärwendel der Doppelwendel ein Wolframdorn befindet, dessen Durchmesser kleiner ist als ein Drittel des Durchmessers der Primärwendel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen