DE2951741A1 - Elektrode fuer eine entladungslampe - Google Patents
Elektrode fuer eine entladungslampeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode, die in Metalldampf-Hochdruckentladungslampen verwendet wird. Derartige
Lampen umfassen z.B. eine Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe, in die Quecksilber und ein Edelgas gefüllt
sind; eine Natriumdampf-Hochdruckentladungslampe, in die Quecksilber, ein Edelgas und Natrium gefüllt sind; eine
Metalldampf-Entladungslampe, in die Quecksilber, ein Edelgas
und ein Metallhalogenid gefüllt sind; oder Niederdruckentladungslampen, wie z.B. eine Fluoreszenzlampe. Im einzelnen
betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung eines Elektronen emittierenden Materials (Emittermaterial)
auf der Elektrode.
Bei Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, wie z.B. einer
Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe, wird herkömmlicherweise
eine Mischung von Barium-Strontium-Calciumwolframat (Ba2^xSrxCaWOg; χ » 0 bis 0,5), Berylliumoxid
(BeO) und Yttriumoxid (Y2^) als Emittermaterial, welches
auf die Elektrode aufgetragen ist, verwendet. In dem Emittermaterial bildet sich eine feste Lösung von BeO und Y 20*,
wodurch die Beibehaltung des Lumenwerts (Aufrechterhaltung des Lichtstroms) und die Zündeigenschaften vorteilhafterweise
ausgezeichnet sind und während des Langzeitbetriebs der Lampen stabil bleiben. Das in dem Emittermaterial enthaltene
BeO ist jedoch für den Menschen toxisch und die Handhabung des Emittermaterials muß daher sorgfältig überwacht·
und durchgeführt werden, wodurch eine Produktivitätssteigerung ungünstigerweise verhindert wird. Außerdem wird bei
Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, bei denen das herkömmliche Emittermaterial eingesetzt wird, oft während der Anfangsperiode
das Phänomen der Bildung einer schwarzen Ablagerung beobachtet. Die schwarze Ablagerung verändert sich
während des Betriebs allmählich und wird weiß und hat auf die Lebensdauer der Lampe keinen Einfluß.Die Ablagerung be-
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wirkt Jedoch während der anfänglichen Leuchtperiode einen geringfügig erniedrigten Lichtstromwert.
Bei einer Metallhalogenidlampe wird gewöhnlich ein Seltenerdmetalloxid
als Emittematerlal verwendet. Yttriumoxid ist
besonders effektiv, da es eine ausgezeichnete Emittereigenschaft aufweist. Yttriumoxid weist jedoch einen hohen
Schmelzpunkt auf, wodurch die Adhäsion der Komponente auf dem Elektrodensubstrat nicht in befriedigender Weise erreicht
wird, so daß sich während des Betriebs der Entladungslampe das Emittermaterial ablöst. Dadurch wird eine
Beeinträchtigung der Elektronenemissionsaktivität bewirkt, und es bildet sich eine Schwarzfärbung der Lichtbogenröhre
der Lampe, woraus eine kurze Lebensdauer resultiert.
Bei einer Fluoreszenzlampe wird ein Emittermaterial aus einer Mischung von Barium-, Strontium-£alciumcarbonat und
Zirkonoxid auf eine Wendel aus Wolfram aufgetragen und das Carbonat bei der Herstellungsstufe der Elektroden einer
Fluoreszenzlampe thermisch in Oxide, wie z.B. Bariumoxid, zersetzt. Das herkömmliche Emittermaterial wird durch das
als Elektrodensubstrat vorliegende Wolfram während des Betriebs der Entladungslampe reduziert. Dabei wird Bariumoxid
(BaO) gemäß der folgenden Reaktionsgleichung in Bariummetall (Ba) umgewandelt.
6BaO + W » Ba3WO6 + 3Ba.
Das Bariummetall trägt zwar auch zur Emission von Elektronen aus der Elektrode bei, ein Teil des Bariummetalls wird jedoch
in dem Lichtbogenraum zerstäubt und schlägt sich an der Innenwand der Lichtbogenröhre nieder. Falls die Menge
an Barlummetall groß ist, kann eine Schwarzfärbung an den Enden des Lichtbogenrohres verursacht werden. Um die Reduktion
durch das Elektrodensubstrat zu verringern und damit das Zerstäuben des Bariummetalls zu vermindern, wird Zirkon-
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oxid einverleibt. Das Schwärzen der Röhrenenden kann durch
das Einverleiben von Zlrkonoxld verringert werden, es kann jedoch eine Beeinträchtigung der Elektronenemiseionsaktivität
der Elektrode bewirkt werden. Falls eine derartige Elektrode in der Fluoreszenzlampe verwendet wird, ist die
Zündspannung ungünstigerweise hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der herkömmlichen Elektroden zu überwinden und eine Elektrode
zu schaffen, die eine bemerkenswert verbesserte Adhäsion eines Emittermaterials an einem Elektrodensubstrat aufweist
und die eine ausgezeichnete Elektronenemissionsaktivität aufweist, wodurch bei einer Netalldampf-Entladungslampe eine
verminderte Beeinträchtigung des Lichtstroms bewirkt wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Elektrode für eine Entladungslampe zu schaffen, bei der die Zündspannung der Entladungslampe verringert ist und das
Schwärzen der Entladungsrohrenden vermindert ist. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrode
tür eine Entladungslampe zu schaffen, bei der eine anfängliche Beeinträchtigung des Lichtstroms verringert ist und
die kein toxisches BeO enthält, um auf diese Weise ein spezielles Handhabungsverfahren zu eliminieren und ein normales
Herstellungsverfahren zu ermöglichen und auf diese Weise die Produktivität der Entladungslampe zu verbessern.
Alle diese vorstehenden Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man ein Emittermaterial verwendet, das
Yttriumoxid und Lanthanoxid umfaßt.
Fig. 1 zeigt als Draufsicht den Bau einer Metalldampf-Entladungslampe;
und
Fig. 2, 3 und 4 zeigen jeweils Schnittansichten von verschiedenen Elektrodenstrukturen der Metalldampf-Entladungslampe.
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In folgenden wird die Elektrode der Metalldampf-Entladungslampe
gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Metalldampf •Entladungslampe weist den in Fig. 1 gezeigten Bau
auf.Darin ist mit 1 ein Lichtbogenrohr aus einem transparenten Glas, in das Quecksilber, ein Edelgas und ein Metallhalogenid
eingefüllt sind, bezeichnet. Mit 2a und 2b sind Elektroden bezeichnet, die an beiden Enden des Lichtbogenrohrs
aneinander zugewandt angeordnet sind und jeweils Über die jeweiligen Molybdänfolien 3a, 3b, welche an jedem Ende
des Lichtbogenrohrs 1 eingeschmolzen sind, mit dem jeweiligen Leitungsdraht 4a, 4b verbunden sind. 5 und 5 bezeichnen
Hitze haiteschichten, die an jedem Ende des Leitungsrohrs
1 aufgetragen sind. 6 und 6 bezeichnen Trägerplatten, die an jedem Ende des Leitungsrohrs angeordnet sind und
auf jeden der Rahmen 9, 10 in der Weise aufgeschweißt sind, daß das Lichtbogenrohr 1 in einem äußeren Rohr 14 gehalten
wird. Mit 7 ist ein bandförmiger Leitungsdraht bezeichnet, der den Leitungsdraht 4a mit dem Rahmen 9 verbindet. Mit 11
ist eine Stromzuführung bezeichnet, die an den Rahmen 9 angeschweißt ist, und mit 12 die andere Stromzuführung bezeichnet.
Mit 8 ist ein bogenförmiger Draht bezeichnet, der den Leitungsdraht 4b mit der Stromzuführung 12 verbindet.
Mit 13 1st ein Sockel bezeichnet, der an einem Ende des äußeren Rohrs angeordnet ist und mit den Stromzuführungen 11
und 12 in Verbindung steht.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß jede der Elektroden 2a, 2b einen
Elektrodenkern 15 aus einem hitzebeständigen Metall, wie Wolfram, und eine innere Wendel 16 und eine äußere Wendel 17,
welche um den Elektrodenkern gewickelt sind, aufweist. Des weiteren weist die Elektrode ein Emittermaterial 18 auf, das
durch Auftragen auf die innere Wendel 16 und die äußere Wendel 17 und durch Sintern bei hoher Temperatur gebildet wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und
Vergleichsbeispielen näher erläutert.
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Es wird eine herkömmliche AusfUhrungsform beschrieben. Ein
Wolframstab mit einem Durchmesser von 0,9 mm wird als Elektrodenkern
15 verwendet und ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm wird als innere Wendel 16 und äußere
Wendel 17 verwendet, um das Elektrodensubstrat zu bilden. Ein nur aus Yttriumoxid bestehendes Emittermaterial wird
mit Nitrocelluloselack und Butylacetat vermischt. Die Mischung wird 24 h in einer Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension
herzustellen. Das Elektrodensubstrat wird in die Suspension eingetaucht, um das Emittermaterial auf die innere
Wendel 16 und die äußere Wendel 17 aufzutragen. Das Material wird getrocknet und in einer Argonatmosphäre bei
16000C während 2 min gesintert, um das Emittermaterial 18
auf dem Elektrodensubstrat zu binden. Die Elektroden 2a, 2b, die mit dem Emittermaterial 18 beschichtet sind, werden zur
Herstellung einer 400 W Metalldampf-Entladungslampe verwendet.
Die Lampe ist mit einer Lichtbogenröhre 1 ausgerüstet, die einen Innendurchmesser von 18 mm und einen Zwischenraum
zwischen den Elektroden 2a, 2b von 44 mm aufweist und in die geeignete Mengen Quecksilber, Argongas, Scandiumjodid
und Natriumiodid gefüllt sind. Es wird ein Lebensdauertest der 400 W Metalldampf-Entladungslampe durchgeführt. Nach
9000 Betriebsstunden beträgt die Aufrechterhaltung des Lichtstroms
Lanthanoxid wird mit Yttriumoxid in unterschiedlichen Molverhältnissen
vermischt, um das Emittermaterial 18 zu bilden. Die Elektroden 2a, 2b werden durch Auftragen des Emittermaterials
auf das Elektrodensubstrat hergestellt. Unter Verwendung der Elektroden werden verschiedene 400 W Metalldampf-Entladungslampen
hergestellt. Die Lebensdauertests werden wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 beschrieben durchgeführt.
Die Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Zusammensetzung des Emitteruaterials Aufrechterhal-(i)
tung des Licht
stroms nach 9000 Betriebsstunden (%)
| VgIB.1 | Y2O3 | (100 HoI-S) | - La2O3 | (0,3 MoI-S) | 50 |
| Beispiel | - La2O3 | (0,5 MoI-S) | |||
| 1-1 | Y2O3 | (99,7 MoI-S) | - La2O3 | (10 MoI-S) | 55 |
| 1-2 | Y2O3 | (99,5 MoI-S) | - La2O3 | (20 MoI-S) | 60 |
| 1-3 | Y2O3 | (90 MoI-S) | - La2O3 | (60 MoI-S) | 68 |
| 1-4 | Y2O3 | (80 MoI-S) | - La2O3 | (80 MoI-S) | 75 |
| 1-5 | Y2O3 | (40 MoI-S) | - La2O3 | (83 MoI-S) | 65 |
| 1-6 | Y2O3 | (20 MoI-S) | 61 | ||
| 1-7 | Y2O3 | (17 MoI-S) | 56 | ||
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Aufrechterhaltung des Lichtstroms bei den Metalldampf-Entladungslampen, bei denen
das Emittermaterial des Beispiels 1 verwendet wird, gegenüber der der Metalldampflampe, bei der nur Yttriumoxid als
Emittermaterial 18 verwendet wird, bemerkenswert Überlegen ist.
Als Grund dafür, warum die Aufrechterhaltung des Lichtstroms
bei dem Beispiel 1 gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1
überlegen ist, wird folgendes angenommen. Yttriumoxid hat einen hohen Schmelzpunkt. Wenn es nach dem Auftragen auf
das Elektrodensubstrat gesintert wird, ist die Adhäsion von Yttriumoxid als Emittermaterial 18 auf dem Elektrodensubstrat
nicht stark genug und das Emittermaterial 18 löst sich während des Betriebs der Entladungslampe von dem Elektrodensubstrat
ab. Wenn, wie im herkömmlichen Fall, das Emittermaterial nur aus Yttriumoxid besteht, wird bei einem
Langzeitbetrieb der Lichtstrom verringert. Falls jedoch, wie bei Beispiel 1, als Emittermaterial 18 eine Mischung aus
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Yttriumoxid und Lanthanoxid verwendet wird, bildet die Mischung
eine feste Lösung oder eine Komplexverbindung von Yttriumoxid und Lanthanoxid, wodurch der Schmelzpunkt erniedrigt
wird. Folglich wird das Emittermaterial in hohem MaBe auf dem Elektrodensubstrat verteilt, wodurch die Adhäsion
verbessert wird und dementsprechend das Ablösen des Emittermaterials in der Entladungslampe verringert wird.
Auf diese Weise bleibt die ausgezeichnete Elektronenemissionsaktivität des Yttriumoxids während einer langen Zeit erhalten,
und es wird eine Entladungslampe geschaffen, die eine geringere Beeinträchtigung des Lichtflusses aufweist.
Außerdem geht aus Tabelle 1 hervor, daß die optimalen Ergebnisse unter Verwendung einer Mischung erreicht werden,
der 0,5 bis 80 MoI-Ji Lanthanoxid einverleibt sind. Falls
der Gehalt an Lanthanoxid geringer als 0,3 MoI-S ist, 1st
der Effekt der Erniedrigung des Schmelzpunktes zu gering, um das Material auf dem Elektrodensubstrat zu binden,und
die Lichtstromerhaltung ist geringer als 60S, was lediglich
einen geringen Effekt hinsichtlich der Verbesserung der Aufrechterhaltung des Lichtstroms bedeutet. Falls der Gehalt
mehr als 80 MoI-S ist, ist entsprechend der Anteil an
Yttriumoxid, das auf die Elektroden 2a, 2b aufgetragen wird, relativ geringer, und die Elektronenemissionsaktivität
wird verringert. Daher ist der Effekt hinsichtlich einer Verbesserung der Aufrechterhaltung des Lichtetroms unvorteilhafterweise
gering.
In Beispiel 1 wurde Yttriumoxid als Emittermaterial verwendet. Es ist jedoch auch möglich, der Mischung eine geringe
Menge Wolfram- und/oder Molybdänpulver einzuverleiben.
In Beispiel 1 wies die Elektrode die in Fig. 2 gezeigte Struktur auf. Die Struktur der Elektrode ist jedoch nicht
auf diese genannte Ausführungsform beschränkt und kann auch
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andere Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann die in
Fig. 3 gezeigte Elektrode verwendet werden. Dabei ist die innere Wendel 16 auf einen Elektrodenkern 15 mit einem
großen Steigungefaktor gewickelt und bildet dadurch Hohlräume, während die äußere Wendel 17 dicht auf die innere
Wendel gewickelt ist, und wobei so das Elektrodensubstrat gebildet wird. Das Emittermaterial 18 wird in die Zwischenräume
in dem Elektrodensubstrat gefüllt. Die Elektrode kann auch die in Fig. 4 gezeigte Struktur haben, wobei nur
eine innere Wendel 16 auf den Elektrodenkern 15 gewickelt ist, um das Elektrodensubstrat zu bilden, und wobei das
Emittermaterial 18 auf das Elektrodensubstrat aufgetragen ist. Die vorliegende Erfindung kann auf unterschiedliche
Arten von Elektrodenstrukturen angewendet werden.
Bei den Beispielen wurde Scandiumjodid und Natriumiodid
in das Lichtbogenrohr der Metalldampf-Entladungslampe gefüllt. Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung
auf Metalldampf-Entladungslampen anzuwenden, in die
andere Halogenide, wie Dysprosiumjodid, ThalliumJodid und
Indiumjodid, eingefüllt sind.
Gemäß der oben beschriebenen AusfUhrungsform werden die
Elektroden unter Verwendung des Emittermaterials hergestellt, welches Yttriumoxid und Lanthanoxid umfaßt,und in
einer Metalldampf-Entladungslampe, die das Metallhalogenid
in einer Lichtbogenröhre enthält, eingesetzt. Auf diese Weise wird eine bemerkenswert überlegene Adhäsion des
Emittermaterials auf dem Elektrodensubstrat erreicht, und die Elektronenemissionsaktivität wird während einer langen
Lebensdauer in hohem Maße aufrechterhalten. Die Beeinträchtigung des Lichtstroms ist gering und die Lampe hat eine
lange Lebensdauer.
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Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Elektrode
einer Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe anhand einiger Beispiele und eines Vergleichsbeispiels näher erläutert.
Bei dem Vergleichsbeispiel wird ein Wolframstab mit einem Durchmesser von 1,2 mm als Elektrodenkern 15 verwendet und
ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,6 mm als
innere Wendel 16 und äußere Wendel 17 eingesetzt, um das Elektrodensubstrat zu bilden. Ein Emittermaterial 18 aus
einer Mischung von 15,2 MoI-X Barium-Strontium-Calciumwolframat
(Ba1^Sr0 2CaWO6), 76,3 MoI-X Berylliumoxid (BeO)
und 8,5 MoI-X Yttriumoxid (Y2O3) wird mit Nitrocelluloselack
und Butylacetat vermischt. Die Mischung wird während 24 h in einer Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension herzustellen.
Das Elektrodensubstrat wird in die Suspension eingetaucht, um das Emittermaterial auf das Elektrodensubstrat aufzutragen.
Dieses wird getrocknet und in einer Argonatmosphäre 2 min bei 1700°C gesintert, um das Emittermaterial 18 auf
das Elektrodensubstrat zu binden. Die Elektroden 2a, 2b, die mit dem Emittermaterial 18 beschichtet sind, werden zur
Herstellung einer 400 W Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe verwendet. Die Lampe ist mit einer Lichtbogenröhre
1 ausgerüstet, die einen Innendurchmesser von 18 mm und eine Lichtbogenlänge von 70 mm aufweist und in die geeignete
Mengen Quecksilber und Argongas zur Zündung gefüllt sind. Die Lampen werden in Zyklen von 15 min AN und 15 min
AUS betrieben. Nach 50 Intervallen und nach 6000Intervallen wird die Aufrechterhaltung des Lichtstroms gemessen. Nach
50 Intervallen beträgt die Aufrechterhaltung des Lichtstroms 86X. An der Innenwand der Lichtbogenröhre in der Lampe
findet man eine schwarze Ablagerung. Durch eine Analyse der schwarzen Ablagerung lassen sich Beryllium- und Barium-
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komponenten nachweisen. Nach 6000 Intervallen beträgt die
Aufrechterhalttmg des Lichtstroms 70#.
Lanthanoxid (La2O,) und Yttriumoxid (YpO*) werden mit
Barium-» Strontium- und Calciumwolframat (Ba1 ßSr0 2CaW06^
in unterschiedlichen Molverhältnissen vermischt, um das Jeweilige Emittermaterial 18 zu bilden. Die Elektroden 2a, 2b
werden durch Auftragen des Emittermaterials auf das Elektrodensubstrat hergestellt. Unter Verwendung der Elektroden werden
verschiedene 400 W Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen hergestellt und die Lebensdauertests wie im Vergleichsbeispiel
2 durchgeführt. Die Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
| 2 | Zusammensetzung des Emittermaterials (Mol-*) |
°6 ΙΛ2Ό^ Λ | f2°3 | BeO | oOOO | La2O3JY2O3 | |
| 8^I185^O ,2Cair | - | 8,5 | 76,3 | (Molverhältn. | |||
| VgIB. | 15,2 | - | |||||
| Beisp | 4,8 | 80,0 | - | ||||
| 2-1 | 15,2 | 8,5 | 76,3 | - | 1:17 | ||
| 2-2 | 15,2 | 21,2 | 63,6 | - | 1:9 | ||
| 2-3 | 15,2 | 70,7 | 14,1 | - | 1:3 | ||
| 2-4 | 15,2 | 80,6 | 4,2 | - | 5:1 | ||
| 2-5 | 15.2 | 81,4 | 3,4 | - | 19:1 | ||
| 2-6 | 15,2 | Aufrechterhaltung des Lichtstroms (*) | 24:1 | ||||
| 2 | nach 50 Intervallen nach | ||||||
| .2-1 | 86,0 | Intervallen | |||||
| VgIB. | 2-2 | 91,0 | 70,0 | ||||
| Beisp | 2-3 | 95,0 | 65,0 | ||||
| 2-4 | 98,0 | 76,0 | |||||
| 2-5 | 96,0 | 80,0 | |||||
| 2-6 | 93,0 | 78,0 | |||||
| 90,0 | 74,0 | ||||||
| 64,0 | |||||||
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Aus Tabelle 2 geht hervor, daß bei den Lampen, bei denen
das Emltteraaterlal 18 La2O,, Y2O, und Ba1 3Sr0 2CaWOg umfaßt,
die Aufrechterhaltung des Lichtstroms (nach 50 Intervallen)
der des herkömmlichen Emittermaterials Überlegen 1st, welches BeO und Y2O, einschließt. Falls das Molverhältnis
von La2O,:Y2O, in einem Bereich von 19:1 bis 1:9 liegt,
ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms nach 6OOO Intervallen
der des herkömmlichen Materials überlegen.
Als Grund für diese Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial 18 wird aus BeO und
Y2O, eine feste Lösung gebildet, wodurch die Adhäsion in
dem Elektrodensubstrat verbessert wird und die Bildung einer aktiven Barlumkomponente beim Betrieb auf einer angestrebten
Menge gehalten wird. Das Emittermaterial 18 wird jedoch auf das Elektrodensubstrat aufgetragen und getrocknet
und auf das Substrat durch Sintern bei hoher Temperatur gebunden. Dabei reagiert das BeO in der festen Lösung teilweise
mit dem Wolframat in dem Emittermaterial 18 unter Bildung von Komplexverbindungen mit relativ niedrigem
Schmelzpunkt, wie z.B. BeO.3BaO. Wenn der Einschlagpunkt des Lichtbogens auf den Bereich verschoben wird, in dem
sich auf der Elektrode die Komplexverbindungen ausgebildet haben, werden die Komplexverbindungen plötzlich auf hohe
Temperaturen erhitzt. Dabei verdampfen Be und Ba selektiv und schlagen sich auf der Innenwand des Lichtbogenrohrs nieder.
Daher wird während der Anfangsphase des Betriebs eine Beeinträchtigung des Lichtstroms bewirkt.
Wenn andererseits das Emittermaterial 18 verwendet wird, das erfindungsgemäß La2O, und Y2O, einschließt, bilden La2O,
und Y2O, eine feste Lösung oder eine stabile Komplexverbindung.
Außerdem sind La2O, und Y2O, gegenüber Wolframat
nicht reaktiv. Die Bildung von aktivem Barium aus dem Emittermaterial 18 wird bei einer angestrebten Menge gehalten
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und bleibt während der Anfangsphase und wehrend des Langzeitbetriebs
in einem stabilen Zustand. Die Aufrechterhaltung des Lichtstroms ist während der Lebensdauer der Lampe
stabil.
Wie oben beschrieben, ist der oben erwähnte, erfindungsgemäBe
Effekt bemerkenswert, wenn das Molverhältnis von La2O,
zu Y2O, in einem Bereich von 19:1 bis 1:9 liegt. Falls das
Molverhältnis von La2O, zu Y2O, größer als 19:1 ist, ist
der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat ist beeinträchtigt.
Wie aus Tabelle 2 hervorgehty ist die Aufrechterhaltung
des Lichtstroms nach 6000 Intervallen geringfügig niedriger als die bei dem herkömmlichen Material. Falls
das Molverhältnis von La2O, zu Y2O, geringer als 1:9 ist,
ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und 'die Adhäsion
des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat beeinträchtigt. Nach 6000 Intervallen ist die Aufrechterhaltung
des Li<-htStroms geringer.
Bei den Beispielen wurden die erfindungsgemäBen Effekte anhand
von Fällen demonstriert, bei denen Barium- Strontium-Calciumwolframat in gleichen Mol-#-Gehalten vorlag wie bei
dem herkömmlichen Material. Ähnliche Effekte können jedoch selbst dann erreicht werden, wenn das Wolframat mit verschiedenen
Mol-tf-Gehalten vorliegt. Der erflndungsgemäBe
Effekt kann auch dann erreicht werden, wenn dem erflndungsgemäBen
Emittermaterial 18 eine geringe Menge Al2O,, SlO2
oder Wolfram einverleibt ist.
Bei den Beispielen wurde eine Elektrode der in Fig. 2 gezeigten Struktur verwendet. Die Struktur der Elektrode kann
jedodiauch andere Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann
die in Fig. 3 gezeigte Elektrode verwendet werden, bei der eine innere Wendel 16 auf den Elektrodenkern 15 mit einem
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großen Steigungefaktor gewickelt ist und dadurch Hohlräume bildet'und die äußere Wendel 17 auf die innere Wendel gewickelt
ist, um das Elektrodensubstrat zu bilden, und wobei das Emittermaterial 18 in die in dem Elektrodensubstrat
vorhandenen Zwischenräume gefüllt ist, um es zu sintern.
Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform wird ein Emittermaterial aus einer Mischung von Bariumoxid» Calciumoxid,
Lanthanoxid und Yttriumoxid verwendet, um eine Verbesserung hinsichtlich der Beeinträchtigung des Lichtstroms
während der Anfangsphase des Betriebs zu erreichen und um die Produktivität der Entladungslampe aufgrund der Tatsache
zu verbessern, daß kein toxisches Berylllumoxid verwendet wird. Es wird eine AusfUhrungsform einer Elektrode einer
Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe anhand von einigen Beispielen und eines Vergleichsbeispiels beschrieben.
Bei dem Vergleichsbeispiel wird ein Wolframstab mit einem Durchmesser von 1,2 mm als Elektrodenkern 15 verwendet und
ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,6 mm als innere Wendel 16 und als äußere Wendel 17 verwendet, um das Elektrodensubstrat
zu bilden. Ein Emittermaterial 18 aus einer Mischung von 42,3 MoI-* BaO, 16,5 MoI-Ji CaO, 37,1 MoI-* BeO
und 4,1 MoI-Ji Y2O, wird mit Nitrocelluloselack und Butylacetat
vermischt. Die Mischung wird 24 h in einer Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension herzustellen. Das Elektrodensubstrat
wird in die Suspension eingetaucht, um das Emittermaterial auf das Elektrodensubstrat aufzutragen.
Dieses wird getrocknet und in einer Argonatmosphäre 2 min bei 17000C gesintert, um das Emittermaterial 18 an das
Elektrodensubstrat zu binden. Die Elektroden 2a, 2b, die mit dem Emittermaterial 18 beschichtet sind, werden zur Herstellung
einer 400 W Quecksilberdampf-Hochdruckentladungelampe verwendet. Die Lampe ist mit einem Lichtbogenrohr 1
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ausgerüstet, das einen Innendurchmesser von 18 mm und eine
Lichtbogenlänge von 70 mm aufweist und in das geeignete Mengen Quecksilber und Argongas zum Zünden eingefüllt sind.
Wie in Vergleichsbeispiel 2 beschrieben, werden Lebensdauertests
durchgeführt, und die Aufrechterhaltung des Licht»· stroms wird nach 50 und 6000 Intervallen gemessen. Nach
50 Intervallen ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms 85*. An der Innenwand des Lichtbogenrohrs in der Lampe wird eine
schwarze Ablagerung beobachtet. Bei einer Analyse der schwarzen Ablagerung findet man Beryllium- und Bariumkomponenten.
Nach 6000 Intervallen'beträgt die Aufrechterhaltung des Lichtstroms 6296.
Bariumoxid (BaO), Calciumoxid (CaO) als Erdalkalimetalloxide
und Lanthanoxid (La2O,) und Yttriumoxid (Y2O3) werden in
verschiedenen Verhältnissen vermischt, um das Jeweilige Emittermaterial 18 zu bilden. Die Elektroden 2a, 2b werden
durch Auftragen des Emittermaterials auf das Elektrodensubstrat hergestellt. Unter Verwendung der Elektroden werden
verschiedene 400 W Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen hergestellt und wie in dem genannten Vergleichsbeispiel Lebensdauertests
durchgeführt. Die Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
| Tabelle 3 | CaO | La2O3 | Y2O3 Beo | (Molverhältn.) | |
| 16,5 | - | 4,1 37,1 | - | ||
| Zusammensetzung des Emittermaterials La9O,:Y0O, (Mol-*) 2 3 2 3 |
16,5 | 3,2 | 38,0 | 1:12 | |
| VglB.3 | BaO | 16,5 | 4,2 | 37,0 | 1:9 |
| Bsp.3-1 | 42,3 | 16,5 | 10,3 | 30,9 | 1:3 |
| 3-2 | 42,3 | 16,5 | 36,0 | 5,2 | 7:1 |
| 3-3 | 42,3 | 16,5 | 39,1 | 2,1 | 19:1 |
| 3-4 | 42,3 | 16,5 | 39,4 | 1,8 | 22:1 |
| 3-5 | 42,3 | ||||
| 3-6 | 42,3 | ||||
| 42,3 | |||||
030027/0825
| 3 | Aufrechterhaltun* | des Lichtstroms (%) | |
| .3-1 | rnrnTTTTa TUJjW OlTTSTÜ · ΓΤ»1 | nach bOOO Intervallen | |
| VgIB. | 3-2 | 85,0 | 6 0 |
| Beisp | 3-3 | 90,0 | 58,0 |
| 3-4 | 93,0 | 69,0 | |
| 3-5 | 97,0 | 73,0 | |
| 3-6 | 95,0 | 70,0 | |
| 92,0 | 67,0 | ||
| 89,0 | 56,0 | ||
Aus Tabelle 3 geht hervor, daß die Aufrechterhaltung des Lichtstroms (nach 50 Intervallen) bei den Lampen, bei denen
das Emittermaterial 18 verwendet wurde, welches La2O,
und V2°3 uaifa0tt gegenüber der des herkömmlichen Emittermaterials, in dem BeO und Y£°3 eingeschlossen sind. Überlegen
ist. Falls das Molverhältnis von 1*20, zu YpO* in
einem Bereich von 19:1 bis 1:9 liegt, ist die Aufrechterhaltung
des Lichtstroms nach 6000 Intervallen, verglichen mit der des herkömmlichen Materials, überlegen.
Als Grund für diese Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial 18 wird durch BeO
und Y2O, eine feste Lösung gebildet, wodurch die Adhäsion
an das Elektrodensubstrat verbessert wird und die Bildung einer aktiven Bariumkomponente während des Betriebs bei
einer angestrebten Menge gehalten wird. Das Emittermaterial 18 wird Jedoch auf das Elektrodensubstrat aufgetragen, getrocknet
und auf das Substrat durch Sintern bei hoher Temperatur gebunden. Das BeO in der festen Lösung reagiert dabei
teilweise mit BaO in dem Emittermaterial 18 unter Bildung von Komplexverbindungen mit relativ niedrigem Schmelzpunkt,
wie z.B. BeO.3BaO. Falls der Einschlagspunkt des Lichtbogens (Brennfleck) sich in eine Position verschiebt, an der sich
auf der Elektrode die Komplexverbindungen gebildet haben,
030027/0825
werden die Komplexverbindungen plötzlich auf hohe Temperaturen
erhitzt, wobei Be und Ba selektiv verdampfen und sich an der Innenwand des Lichtbogenrohrs niederschlagen. Dadurch
wird die Beeinträchtigung des Lichtstroms während der Anfangsphase des Betriebs bewirkt. Wenn andererseits das
erfindungsgemäße Emittermaterial 18, das La2O, und Y2O,
umfaßt, verwendet wird, bilden La2O, und Y2O, eine feste
Lösung oder eine stabile Komplexverbindung. Außerdem sind La2O, und Y2O, gegenüber BaO nicht reaktiv. Daher wird die
Bildung des aktiven Bariums aus dem Emittermaterial 18 bei einer angestrebten Menge gehalten und bleibt während der
Anfangsphase und während des Langzeitbetriebs in einem etabllden
Zustand. Die Aufrechterhaltung des Lichtstroms ist während der gesamten Lebensdauer der Lampe stabil.
Wie oben beschrieben, ist der erwähnte Effekt bemerkenswert, falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O, in einem Bereich
von 19:1 bis 1:9 liegt. Wenn das Molverhältnis von La2O, zu
Y2O, größer als 19:1 ist, ist der Schmelzpunkt der festen
Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an dem Elektrodensubstrat ist beeinträchtigt. Wie aus Tabelle
hervorgeht, ist die Aufrechterhaltung des Lichtstrome nach 6000 Intervallen geringfügig niedriger als die bei dem herkömmlichen
Material. Falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O, weniger als 1:9 ist, ist der Schmelzpunkt der festen
Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat beeinträchtigt. Die Aufrechterhaltung
des Lichtstroms nach 6000 Intervallen ist geringer.
Bei den genannten Beispielen wurde der erfindungsgemäße Effekt
an solchen Fällen demonstriert, bei denen BaO und CaO In den gleichen Molprozentmengen vorlagen wie bei dem herkömmlichen
Material. Ein ähnlicher Effekt kann jedoch auch dann erreicht werden, wenn die Molprozentmenge von BaO
oder CaO unterschiedlich ist. Bei den gezeigten Fällen wurde
030027/082S
BaO und CaO als Erdalkallmetalloxld einverleibt. Bei dieser Ausführungsform genügt es, wenn wenigstens BaO als Erdalkalimetalloxid
enthalten ist. Das heißt, das Erdalkalimetalloxid kann nur BaO sein oder eine Kombination von BaO
und SrO oder eine Kombination von BaO, CaO und SrO. Der erfindungsgemäße Effekt kann selbst dann erreicht werden,
wenn dem erfindungsgemäßen Emittermaterial 18 eine kleine Menge Al2O,, SiO2 oder Wolfram einverleibt ist.
Bei den Beispielen wurden Elektroden mit der in Fig. 2 gezeigten Struktur verwendet. Die Elektrodenstruktur kann
jedoch auch andere Merkmale aufweisen. Beispielsweise kann die in Fig. 3 gezeigte Elektrodenstruktur vorliegen, wobei
die innere Wendel 16 auf den Elektrodenkern 15 mit einem großen Steigungsfaktor gewickelt ist und dadurch Hohlräume
bildet und wobei die äußere Wendel 17 auf die innere Wendel gewickelt ist, um das Elektrodensubstrat zu bilden. Das
Emittermaterial 18 wird in die Zwischenräume in dem Elektrodensubstrat
eingefüllt und gesintert.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind dem Emittermaterial 18 die Oxide einverleibt worden. Es ist jedoch möglich,
Carbonate oder Oxalate zu verwenden und sie nach dem Auftragen des Emittermaterials auf das Elektrodensubstrat
durch Sintern in Oxide zu überführen. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Emittermaterial verwendet,
das die Erdalkalimetalloxide, wobei wenigstens BaO eingeschlossen ist, sowie La2O5 und Y2O5 umfaßt. Man erreicht
auf diese Weise eine Verbesserung hinsichtlich der Beeinträchtigung des Lichtstroms während der Anfangsphase des
Betriebs der Lampe. Außerdem wird eine Verbesserung der Produktivität der Entladungslampe erreicht, da kein toxisches
Berylliumoxid verwendet wird.
030027/0825
Im folgenden soll die Ausführungsform einer Elektrode einer Fluoreszenzlampe anhand einiger Beispiele und eines Vergleichsbeispiels
erläutert werden.
Bei dem Vergleichsbeispiel wird eine 40 W Fluoreszenzlampe hergestellt. Die Lampe ist mit Elektroden ausgerüstet, die
mit einem aus 40 MoI-* BaO, 30 MoI-* SrO1 26 MoI-* CaO und
4 MoI-* ZrO2 bestehenden Emittermaterial beschichtet sind.
Die Elektrode wird folgendermaßen hergestellt. Zirkonoxid wird alt Bariumcarbonat, Strontiumcarbonat und Calciumcarbonat
vermischt und dieser Mischung wird in einer Kugelmühle Nitrocelluloselack und Butylacetat zugemischt, um
eine Suspension herzustellen. Die Suspension wird auf eine Doppelwendel oder eine Trippelwendel aus Wolfram aufgetragen
und während des Pumpvorgangs erhitzt.
Mit der 40 W Fluoreszenzlampe wird ein Lebensdauertest durchgeführt. Die Zündspannung bei O0C beträgt 160 V und die
Aufrechterhaltung des Lichtstroms nach 3000 Betriebsstunden beträgt 85*.
Es werden jeweils 40 W Fluoreszenzlampen hergestellt. Die Lampen sind mit Elektroden ausgerüstet, die mit einem
Emittermaterial beschichtet sind, das aus La2O, und Y2O3
In jeweils den in Tabelle 4 angegebenen Verhältnissen besteht. Wie bei dem Vergleichsbeispiel beschrieben, werden
Lebensdauertests durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
030027/0825
(Mol-*) d.Lichtstroms
nach 3000 Be- triebsstunden
4-1 Y2O3 (93 MoI-Ji) - La2O3 (7 MoI-Ji) 85
4-2 " (90 NoI-S) - M (10 MoI-Ji) 87
4-3 " (75 MoI-Ji) - · (25 MoI-Ji) 95
4-4 « (10 MoI-Ji) - " (90 MoI-Ji) 89
4-5 ■ (7 MoI-Ji) - ■ (93 MoI-Ji) 85
Aus Tabelle 4 geht hervor, daß die Aufrechterhaltung des Lichtstroms bei den Fluoreszenzlampen, bei denen das Emittermaterial verwendet wird, welches 10 bis 90 MoI-Ji La2O3 und
90 bis 10 MoI-Ji Y2O3 unfaßt, verglichen mit der des herkömmlichen
Emittermaterials, welches ZrO2 umfaßt, bemerkenswert überlegen ist.
Als Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial
verhindert ZrO2 eine Reaktion von BaO mit Wolfram des Elektrodensubstrats und bekämpft so die Bildung von Ba. Dadurch
kann ein Zerstäuben von Ba in dem Lichtbogenraum vermindert werden, jedoch reicht diese Maßnahme nicht aus,
und Ba wird allmählich während der Lebensdauer der Lampe an den Enden des Rohrs abgelagert und bewirkt so eine Verfärbung.
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Emittermaterial La2O3 und Y2O3 anstelle der Bariumkomponente
verwendet. Sowohl La2O3 als auch Y2O3 weisen Hitzebeständigkeit
und gute Emittereigenschaften auf. Wenn die beiden Substanzen La2O3 und Y2O3 kombiniert werden, bildet sich
ein Mischkristall oder eine Komplexverbindung, wodurch die Emittereigenschaft für Elektronen verbessert wird. Daraus
ergibt sich, daß die Kombination von La2O3 und Y2O3 im wesentlichen
die gleiche Emittereigenschaft für Elektronen aufweist, wie das herkömmliche Material, obwohl ein Erd-
030027/082S
alkalimetalloxid, wie BaO, nicht einverleibt ist. Daher
ist die Zündspannung bei der Fluoreszenzlampe, die die genannte Kombination verwendet, nicht schlechter als die
der herkömmlichen Fluoreszenzlampe mit dem bekannten Emittermaterial.
Bei der Kombination von La2O, und Y2O, verläuft die Elektronenemission
wie die Elektronenemission eines Halbleiters. Es wird nicht, wie bei dem herkömmlichen Material, während
des Betriebs elementares Metall in dem Lichtbogenraum zerstäubt. Daher wird auch an den Enden des Rohrs keine Verfärbung
bewirkt.
Wie oben beschrieben, werden vorzugsweise 10 bis 90 Mo 1-56 Lm2O, und 90 bis 10 MoI-* Y2O, kombiniert, da die angestrebte
Verbesserung der Emittereigenschaft der Kotfblnation von La2O, und Y2O, außerhalb des genannten Bereichs nicht
beobachtet wird. Bei den Beispielen wurde ein aus La2O, und
Y2O, bestehendes Emittermaterial verwendet. Der erfindungsgemäße
Effekt kann jedoch auch erreicht werden, selbst wenn dem genannten Emittermaterial eine geringe Menge
Al2O,, SiO2, ZrO2 oder Wolfram einverleibt ist. Bei den
Beispielen wurden als Emittermaterial die Oxide beschrieben. Der erfindungsgemäße Effekt kann jedoch auch erreicht werden,
indem man eine Verbindung verwendet, die, wie beispielsweise ein Carbonat, thermisch in das Oxid umwandelbar ist,
und diese Verbindung zur Umwandlung in das Oxid erhitzt.
Gemäß der oben beschriebenen AusfUhrungsform wird ein aus
Lanthanoxid und Yttriumoxid bestehendes Emittermaterial verwendet, um eine Fluoreszenzlampe zu schaffen, die an den
Enden des Rohrs eine geringere Schwarzfärbung aufweist.
Nachstehend wird eine weitere AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Vergleichsbeispiel ist dasselbe
030027/0825
wie das oben erwähnte Vergleichsbeispiel 4. La2O, und Y2O,
werden mit Barium-Strontium-Calciumwolframat (Ba1 eSro 2"
CaWOg) in unterschiedlichen Verhältnissen kombiniert und als Emittermaterial eingesetzt.
Es wird jeweils eine 40 W Fluoreszenzlampe hergestellt, die
mit Elektroden ausgerüstet ist, welche mit dem jeweiligen in Tabelle 5 aufgeführten Emittermaterial beschichtet sind.
Die Lebensdauertests werden gemäß Beispiel 4 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
| Beiep. | Zusammensetz | ung des Emittermaterials La9O,: (MoI-Ji) „ t * |
X2O3 | (Molver- | Gesamt menge an |
| Ba1 8sr0 2ca | WO6 La2O3 | hältn.) | IA2O3 u. Υρδ,ΧΜοΙ- JO |
||
| 9,2 | 1:12 | 10 | |||
| 5-1 | 90 | 0,8 | 9,0 | 1:9 | 10 |
| 5-2 | 90 | 1,0 | 7,5 | 1:3 | 10 |
| 5-3 | 90 | 2,5 | 1,0 | 9:1 | 10 |
| 5-4 | 90 | 9,0 | 0,5 | 19:1 | 10 |
| 5-5 | 90 | 9,5 | 0,4 | 24:1 | 10 |
| 5-6 | 90 | 9,6 | 0,45 | 1:3 | 0,6 |
| 5-7 | 99,4 | 0,15 | 0,75 | 1:3 | 1 |
| 5-8 | 99 | 0,25 | 22,5 | 1:3 | 30 |
| 5-9 | 70 | 7,5 | 26,2 | 1:3 | 35 |
| 5-10 | 65 | 8,8 |
030027/0825
| Tabelle | Jj (Fortsetzung) |
| Belsp. | Zündspannung bei O0C (V) |
| 5-1 | 160 |
| 5-2 | 155 |
| 5-3 | 150 |
| 5-4 | 150 |
| 5-5 | 155 |
| 5-6 | 160 |
| 5-7 | 160 |
| 5-8 | 155 |
| 5-9 | 155 |
| 5-10 | 170 |
Aufrechterh.d.LichtStroms nach
3000 Betriebsstunden (%)
85 87 95 90 85 85 72 87 85 70
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, sind die Zündspannungen niedriger und die Aufrechterhaltung des Lichtstroms ist jeweils,
verglichen mit herkömmlichem Emittermaterial, verbessert, wenn das Emittermaterial Ba1 3Sr0 2CaW0g und La2O,
sowie YpO* in einem Molverhältnis von La2O,:Y2O, von 19:1
bis 1:9 umfaßt und 1 bis 30 MoI-Ji eines Gehalts an La2O,
und Y2O, verwendet werden.
Als Begründung für diese Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial verhindert
ZrO2 eine Reaktion von BaO mit Wolfram des Elektrodensubstrats
und bekämpft so die Bildung von Ba, wodurch ein Zerstäuben von Ba in dem Lichtbogenraum verringert werden kann.
Es wird jedoch die Austrittsarbeit des Emittermaterials vergrößert, wodurch eine höhere Zündspannung der Fluoreszenzlampe
verursacht wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Emittermaterial La2O3 und Y2O, verwendet.
Sowohl La2O, als auch Y2O, sind hitzebeständig und weisen
eine gute Emittereigenschaft auf. Wenn die beiden Oxide La2O5 und Y2O^ vereinigt werden, bildet sich ein Mischkristall
oder eine Komplexverbindung, wodurch die Emittereigen-
030027/0825
schaft verbessert wird. Daraus ergibt sich, daß durch die Kombination von La2O5-Y2O5 mlt 381I 8Sr0 2CaW06 die E»1**·1*"
eigenschaft des Ba1 eSr0 2CaW06 durch Zusatz von La2O5-Y2O,
weiter verbessert wird. Die Zündspannung der Fluoreszenzlampe kann daher erniedrigt werden und die Beeinträchtigung
des Lichtstroms kann vermindert werden.
Wie oben erwähnt, wird für das Molverhältnis von La2O3 und
Y2°3 vorzugsweise ein Bereich von 19:1 bis 1:9 gewählt,
da die angestrebte Verbesserung der Emittereigenschaft der Kombination von La2O5 und Y2O5 außerhalb des genannten Bereichs
nicht beobachtet wird. Vorzugswelse werden 1 bis 30 Mol-tf der Gesamtmenge an La2O, und Y2O5 verwendet. Falls
die Gesamtmenge weniger als 1 Mol-tf beträgt, ist der Effekt
von La2O5-Y2O, auf die Verbesserung der Emittereigenschaft
nicht groß genug und die Zündspannung der Fluoreszenzlampe ist hoch. Falls der Gehalt mehr als 30 MoI-S beträgt, ist
der Gehalt an Ba4 aSrn .,CaWOr- als Quelle von Ba relativ
klein und die Emission von Elektronen ist nicht ausreichend. In diesem Fall wird an den Enden des Rohrs eine Schwarzfärbung
bewirkt.Bei den Beispielen wurde Ba1 3Sr0 2CaW0g als
Barium-Strontium-Calciumwolframat verwendet. Der Effekt der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch erreicht werden,
indem man andere Wolframate der Formel
verwendet. Der erfindungsgemäße Effekt kann selbst dann erreicht
werden, wenn dem erfindungsgemäßen Emittermaterial eine geringe Menge Al2O5, SiO2, ZrO2 oder Wolfram einverleibt
ist. Bei den Beispielen wurde als Emittermaterial Wolframat, Lanthanoxid und Yttriumoxid verwendet. Der erfindungsgemäße
Effekt kann jedoch auch erreicht werden, indem man eine Verbindung einsetzt, welche, wie z.B. dhe Mischung
aus Barlumcarbonat, Strontiumcarbonat und Calciumcarbonat mit Wolframoxid und La2O5 und Y2O5, in die genannte
030027/0825
Verbindung überführt werden kann, indem man sie zur Umwandlung
in das oben erwähnte Emittermaterial erhitzt. Bei dieser Ausführungsform wird ein aus Barium-Strontium-Calciumwolframat
(Ba2^xSrxCaWOg; χ a 0 bis 0,5) und Lanthanoxid
und Yttriumoxid bestehendes Emittermaterial verwendet, um eine Fluoreszenzlampe zu schaffen, die eine niedrigere Zündspannung
aufweist und an den Enden des Rohrs eine geringere Schwarzfärbung zeigt.
In folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Vergleichsbeispiel
ist dasselbe wie Vergleichsbeispiel 4. La2O, und Y2O* werden
mit einem Tripeloxid von BaO, SrO und CaO in unterschiedlichen
Verhältnissen zur Bildung des jeweiligen Emittermaterials kombiniert. Es wird jeweils eine 40 ¥ Fluoreszenzlampe
hergestellt, deren Elektroden mit dem jeweiligen, in Tabelle 6 gezeigten Emittermaterial beschichtet sind. Die
Lebensdauertests werden wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle
zusammengestellt.
(MoI-X) Y2O, me:
_ Gesamt- ___ Y2O3 ■
IWJ
| 6-1 | 37,5 | 28,1 | 24,4 | 0,8 |
| 6-2 | 37,5 | 28,1 | 24,4 | 1.0 |
| 6-3 | 37,5 | 28,1 | 24,4 | 2,5 |
| 6-4 | 37,5 | 28,1 | 24,4 | 9,0 |
| 6-5 | 37,5 | 28,1 | 24,4 | 9,5 |
| 6-6 | 37.5 | 28,1 | 24,4 | 9,6 |
9,2 1:12 10
9,0 1:9 10
7,5 1:3 10
1,0 9:1 10
0,5 19:1 10
0,4 24:1 10
6-7 41,4 31,1 26,9 0,15 0,45 1:3 0,6
6-8 41r2 31,0 26,8 0,25 0,75 1:3 1
6-9 29,2 21,9 18,9 7,5 22,5 1:3 30
6-10 27,1 20,3 17,6 8,8 26,2 1:3 35
0 3 0027/0825
| Tabelle | 6 (Fortsetzung) |
| Beisp. | Zündspannung to (V) |
| 6-1 | 160 |
| 6-2 | 155 |
| 6-3 | 140 |
| 6-4 | 145 |
| 6-5 | 155 |
| 6-6 | 160 |
| 6-7 | 160 |
| 6-8 | 155 |
| 6-9 | 155 |
| 6-10 | 170 |
2 3 517 41
- 28-
Aufrechterh.des Lichtstroms
nach 3000 Betriebsstunden (%)
85 86 92 88 85 85 70 85 85 70
Aus den in Tabelle 6 gezeigten Beispielen geht hervor, daß
die Molverhältnisse von Ba, Sr und Ca in dem Emittermaterial jeweils gleich sind, und zwar 1:0,75:0,65. Aus Tabelle 6
wird deutlich, daß die Zündspannung niedriger ist und die Aufrechterhaltung des Lichtstroms verbessert ist, verglichen
mit dem herkömmlichen Emittermaterial, welches ZrOp enthält, wenn das Emittermaterial La2O, und Y2O, in einem Molverhältnis
von La2O, zu Y2O, von 19:1 bis 1:9 umfaßt und
1 bis 30 Mol-96 eines Gehalts von La0O, und Y0O, verwendet
t 3 2 3
werden.
Zur Begründung dieser Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial verhindert ZrO2
eine Reaktion von BaO mit Wolfram des Elektrodensubstrats und bekämpft so die Bildung von Ba, wodurch ein Zerstäuben
von Ba in dem Lichtbogenraum vermindert werden kann. Die AustritUfearbeit des Emittermateriale wird jedoch erhöht
und bewirkt so eine höhere Zündspannung der Fluoreszenzlampe. Im Gegensatz dazu werden bei dem erfindungsgemäßen Emittermaterial sowohl La2O, als auch Y2O, verwendet. Sowohl La2O,
als auch Y2O, sind hitzebeständig und weisen gute Eigenschaf-
0 3 0027/0825
ten als Emitter auf. Wenn die beiden Oxide La2O, und Y2O,
kombiniert werden, bildet sich ein Nischkristall oder eine Komplexverbindung, wodurch die Emittereigenschaft verbessert
wird. Als Ergebnis der Kombination von La2O,-Y2O, mit dem
Erdalkalimetalloxid, wie BaO, vermindert sich die Reaktion
des BaO mit dem Elektrodensubstra+-
und es tritt eine Verbesserung bei der Emittereigenschaft auf. Die Zündspannung der Fluoreszenzlampe kann daher erniedrigt
werden und die Beeinträchtigung des Lichtstroms kann vermindert werden. Wie oben beschrieben, werden vorzugsweise
La0O, und Y0O, in einem Bereich der MolVerhältnisse
2 3 2 ο
von 19:1 bis 1:9 kombiniert, da die angestrebte Verbesserung der Emittereigenschaft der Kombination von La2O, und Y2O,
außerhalb des genannten Bereichs nicht beobachtet wird.
Vorzugsweise werden 1 bis 30 Mol-tf der Gesamtmenge von La2O,
und Y2O, eingesetzt. Wenn die Gesamtmenge geringer* als
1 MoI-Jf ist, ist der Effekt von La20,-Y20, zur Verbesserung der Emittereigenschaft nicht groß genug und die Zündspannung der Fluoreszenzlampe ist hoch. Falls der Gehalt mehr als 30 MoI-S beträgt, tritt ein zu großer Effekt hinsichtlich der Reduktion der Reaktion auf und die Elektronenemission ist ungenügend. Außerdem wird an den Enden des Rohrs eine Schwarzfärbung bewirkt.
1 MoI-Jf ist, ist der Effekt von La20,-Y20, zur Verbesserung der Emittereigenschaft nicht groß genug und die Zündspannung der Fluoreszenzlampe ist hoch. Falls der Gehalt mehr als 30 MoI-S beträgt, tritt ein zu großer Effekt hinsichtlich der Reduktion der Reaktion auf und die Elektronenemission ist ungenügend. Außerdem wird an den Enden des Rohrs eine Schwarzfärbung bewirkt.
Bei den Beispielen werden die Erdalkalimetalloxide von Ba, Sr und Ca in Molverhältnissen von 1:0,75:0,65 mit La2O,
und Y2O, kombiniert. Der erfindungsgemäße Effekt kann jedoch auch erreicht werden, indem man die Erdalkalimetalloxide in anderen Molverhältnissen einsetzt oder indem man Kombinationen von BaO und SrO oder von BaO und CaO oder nur BaO verwendet. Der erfindungsgemäße Effekt kann selbst dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial eine geringe Menge Al2O,, SiO2, ZrO2 oder Wolfram einverleibt ist.
und Y2O, kombiniert. Der erfindungsgemäße Effekt kann jedoch auch erreicht werden, indem man die Erdalkalimetalloxide in anderen Molverhältnissen einsetzt oder indem man Kombinationen von BaO und SrO oder von BaO und CaO oder nur BaO verwendet. Der erfindungsgemäße Effekt kann selbst dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial eine geringe Menge Al2O,, SiO2, ZrO2 oder Wolfram einverleibt ist.
030027/0825
2351741
Bel den Beispielen wurden die Oxide für das Emittermaterial
verwendet. Der erfindungsgemäße Effekt kann jedoch auch erreicht werden, Indem man eine Verbindung einsetzt, die,
wie z.B. Carbonate, In die Oxide Uberführbar 1st, Indem
man z.B. die Mischung von Erdalknlimetallcarbonaten, La2O,
und Yp°3 auf dem Elektrodensubstrat aufträgt und es zur
Überführung der Carbonate In die Oxide erhitzt. Bei dieser
AusfUhrungsform wird ein aus Erdalkalimetalloxiden, einschließlich
Bariumoxid, sowie Lanthanoxid und Yttriumoxid bestehendes Emittermaterial verwendet. Dabei erhält man
eine Fluoreszenzlampe mit einer niedrigeren Zündspannung und einer geringeren Schwarzfärbung an den Enden des Rohrs.
030027/0825
Claims (12)
1. Elektrode fUr eine Entladungslampe, umfassend
ein Elektrodensubstrat und ein Emittermaterial auf dem Elektrodensubstrat, dadurch gekennzeichnet, daß das
Emittermaterial aus Yttriumoxid und Lanthanoxid besteht.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Emittermaterial 0,5 bis 80 MoI-* Lanthanoxid
und 99,5 bis 20 MoI-* Yttriumoxid kombiniert sind.
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB in dem Emittermaterial 10 bis 90 MoI-* Lanthanoxid und
90 bis 10 MoI-* Yttriumoxid kombiniert sind.
030027/0825 _^
ORIGINAL INSPECTED
4. Elektrode für eine Entladungslampe, umfassend ein
Elektrodensubstrat und ein Emittermaterial auf dem Elektrodensubstrat,
dadurch gekennzeichnet, daß das Emittermaterial Yttriumoxid und Lanthanoxid umfaßt.
5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Emittermaterial das Molverhältnis von Lanthanoxid zu Yttriumoxid in einem Bereich von 1:9 bis 19:1 liegt.
6. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Emittermaterial ein Molverhältnis von Lanthanoxid
zu Yttriumoxid in einem Bereich von 1:9 bis 19:1 vorliegt und die Gesamtmenge an Lanthanoxid und Yttriumoxid
in dem Emittermaterial in einem Bereich von 1 bis 30 MoI-Ji
liegt.
7. Elektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Emittermaterial Barium.Strontium.CaI-ciumwolframat
der Formel
wobei χ für O bis 0,5 steht, und Lanthanoxid und Yttriumoxid
umfaßt.
8. Elektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Emittermaterial Lanthanoxid, Yttriumoxid
und Erdalkalimetalloxid umfaßt, wobei dieses wenigstens Bariumoxid einschließt.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erdalkalimetalloxid in dem Emittermaterial Bariumoxid ist.
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10. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erdalkalimetalloxid in des Emitternaterial eine Kombination
von Bariumoxid und Calciumoxid ist.
11. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daS das Erdalkalimetalloxid in dem Emittermaterial "eine Kombination
von Bariumoxid und Strontiumoxid ist.
12. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalimetalloxid in dem Emittermaterial eine Kombination
von Bariumoxid, Strontiumoxid und Calciumoxid ist.
030027/0825
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