DE3050460C2

DE3050460C2 - Elektrische Blitzlampe

Info

Publication number: DE3050460C2
Application number: DE3050460A
Authority: DE
Inventors: Chong Ik Mentor Ohio Cho; Dimitri Mandamadiotis Mayfield Heights Ohio Speros; Edward Charles Painesville Ohio Zukowski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1985-06-05
Also published as: JPH0146989B2; DE3008518C2; DE3008518A1; US4275330A; JPS55121260A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Blitzlampe mit einem transparenten Kolben, der ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Entladungselektroden, die hermetisch in den Kolben eingelassen sind, sowie eine ionisierbare Gasfüllung, z. B. Xenon, enthäh.

Die Verwendung von Bariumaluminat als Elektronen emittierendes Material in elektrischen Entladungslampen ist in den US-PS 28 71 1% und 29 57 231 beschrieben. Dieses Material kann nach den genannten US-PS in den Poren eines gesinterten hochschnielzendcn Metalles dispergiert werden, wie einem gesinterten Wolframpellet, indem man dieses Pellet damit imprägniert und es anschließend als Elektrode in einer elektrischen Blitzlampe einsetzt. Die Durchbruchs- oder Zündspannung des aus Bariumaluminat bestehenden Elektronen emittierenden Materials soll in Abhängigkeit von der jeweiligen Lampenkonstruktion 250 Volt übersteigen. Unter Verwendung des genannten Elektronen emittierenden Materials soll auch ein Betrieb bei höherer Spannung möglich sein.

Die Verwendung von Bariumwolframat-Verbindungen als Emissionsmaterial mit ähnlichen Betriebsspannungseigenschaften in Natriumdampf-Entladungslampen ist in der US-PS 37 08 710 beschrieben. Die dort beschriebenen Lampen weisen eine Füllung aus Natrium zusammen mit einem Edelgas, wie Xenon auf, um das Zünden zu erleichtern, sowie zusätzlich Quecksilber für eine verbesserte Lichtausbeute. Das in dieser PS offenbarte besondere Elektronen emittierende Material soll ein guter Emitter sein und gleichzeitig beständiger iU't'.oiiiiboi· Verdampfung Ihm lonenbesehluß in dieser Art I .iini|u· als vorher verfügbare Kniissionsniaierialien.

Wahrem! beule vorgenannten Kmissionsninterialien.

nämlich Bariumaluminat und Bariumwoframat eine langdauernde Betriebsstabilität während der Lebensdauer der Lampe haben, wäre es vom Standpunkt der Energiewirkungsgrade und der Kosten vorteilhaft, wen" man die Lampen bei geringeren Spannungen betreiben könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Blitzlampe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine geringere Durchbruchs- und Betriebsspannung aufweist, die insbesondere ohne Verschlechterung anderer erwünschter Eigenschaften während des Lampenbetriebs erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine der Elektroden einen porösen Sinterkörper aus einem hochschmclzenden Metall mit einem Elektronen emittierenden Material, das Cs₂MO₄ enthäh und in den Poren des Sinterkörpers dispergier! <st, wobei M ein hochschmelzendes Metall ist, aufweist.

Der in der vorliegenden Anmeldung benutzte Begriff »hochschmelzendes Metall« bedeutet ein schweres metallisches Übergangselement der Gruppen IV, V und VI des Periodensystems der Elemente, wie Zirkonium, Wolfram, Tantal und Molybdän und schließt auch die Legierungen solcher Elemente ein, von denen bereits bekannt ist, daß sie in einer elektrischen Bli*7lampe eine geeignete Elektronenemission aufweisen.

Obwohl der genaue Mechanismus für eine solche stabile Verminderung der Durchbruchs- und Betriebsspannungscharakteristiken bei der erfindungsgemäßen Blitzlampe derzeit nicht bekannt ist, wird doch angenommen, daß es der chemischen Reaktion des obigen Elektronen emittierenden Materials mit dem schweren metallischen Übergangselement des Elektrodenkörpers unter Bildung eines Produktes mit einer geringeren Austrittsarbeit zuzuschreiben ist. So wird z. B. angenommen, daß das Einbringen von Cs₂MoO₄ in die Poren eines gesinterten Körpers aus Molybdän während des Lampenbetriebes die folgende chemische Reaktion ablaufenläßt:

2Cs₂MoO₄ + V₂ MO-Cs₂Mo₂O₇ + 2Cs + V₂ MoO₂

Das Produkt der vorgenannten chemischen Umseizung ist eine Kombination von MoO₂ mit dem Cäsium ion, die eine geringe Autrittsarbcii aufweir.t, wobei die während des Lampenbetriebes kontinuierlich ablaufende chemische Umsetzung für den Ersatz etwa verdampften Cäsiums aus der Kombination geringer Austrittsarbeit sorgt.

In ihren bevorzugten Ausführungsformen umfaßt.die erfindungsgemäße Blitzlampe mindestens eine Elektrode mit einem porösen gesinterten Körper aus hochschmelzendem Metall mit einem weiteren Elektronen emittierenden Material, das Banumionen enthäh und zusammen mit dem Elektronen emittierenden Material mit dem oben genannten Cs₂MO₄ in den Poren des Sinterkörpers dispergiert ist. Das Bariumionen enthaltende Elektronen emittierende Material kann ausgewählt sein aus Bariumaluminat und Bariumwolframat, die bereits früher in elektrischen Entladungslampen benutzt wurden, und die Kombination mit einem cäsiumhaltigen Oxid der vorgenannten Formel durch übliches Dotieren führt zu einer Elektrode für Blitzlampen, die mit einer

b5 sehr viel geringeren Spannung und mit einer höheren Lichtabgabe betrieben werden können, wie im folgenden noch näher erläutert wird.

Weitere vorteilhafte Auführungsformen der erfin-

dungsgemäßen Blitzlampe finden sich in den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur als Ausführungsform eine Blitzlampe im Querschnitt gezeigt ist

Die in der Figur im Querschnitt gezeigte Blitzlampe 10 weist einen transparenten Kolben 12 auf, der ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Entlddungselektroden 14 ur>d 16 enthält, die in üblicher Weise in den Kolben hermetisch dicht eingeschmolzen sind, wobei der Kolben weiter eine nicht gezeigte ionisierbare Gasfüllung enthält. Bei dem dargestellten Kolben 12 handelt es sich um ein Glasrohr, in dessen Enden die Elektroden eingeschmolzen sind. Die ionisierende Gasfüllung für die Lampe kann durch Xenon oder ein anderes ionisierbares Gas gebildet werden. Die Elektroden 14 und 16 büden Anode und Kathode der Lampe und sie können die Form gepreßter gesinterter Pellets aus Tantal oder irgendeinem anderen geeigneten hochschmelzenden Metall, wie Wolfram haben, die jeweils an Zuleitungsdrähten 18 bzw. 20 befestigt sind, und diese Zuleitungsdrähte sind an den Enden 22 bzw. 24 des Lampenkolbens in üblicher Weise hermetisch dicht eingeschmolzen. Üblicherweise haben solche Lampen auch noch eine Zündelektrode (die nicht gezeigt ist) in Form eines transparenten leitenden Überzuges auf der äußeren Oberfläche des Glasrohres, der in üblicher Weise elektrisch mit einer Quelle hochfrequenter Hochspannung (auch nicht dargestellt) verbunden ist.

Ein spezifisches Beispiel für eine Elektrode erhält man durch Vermischen von 95 Teilen feinzerteiltem Tantalpulver mit 5 Teilen pulverförmigem Emissionsmaterial Ba2CaWO6 für etwa 1 Stunde in einem Glasgefäß. Man gibt ein geeignetes organisches Schmiermittel zu der Mischung hinzu, um das Elektrodenpellet in üblicher Weise mechanisch pressen zu können. Das gepreßte Elektrodenpellet wird dann auf etwa 600°C erhitzt, um das organische Schmiermittel zu verdampfen und danach erhitzt man das Pellet im Vakuum auf etwa 1550° C, um eine geeignete poröse Struktur zu erhalten, die man mit dem Emissionsmaterial CS2MOO4 imprägnieren kann.

Das zuletzt genannte Emissionsmaterial erhält man als flüssige Suspension von 5 Teilen des Emisionsmaterials in 90 Teilen Äthanol und 5 Teilen destilliertem Wasser. Die Elektrodenpellets werden in diese Suspension eingetaucht und die getränkten Pellets danach in einem Vakuumexsikkator angeordnet, bis alle Flüssigkeit verdampft ist. Danach trocknet man die dotierten Elektrodenpellets bei etwa 12O⁰C unter einer Stickstoffatmosphäre, um die Elektroden der oben beschriebenen Lampe zu erhalten.

Fs wurden Testlampen mit der oben beschriebenen Konfiguration hergestellt, um die Leistungsfähigkeit der Lampe mit Elektroden zu testen, die nur Ba2CaWO(, als Emissionsmaterial enthielten, verglichen mit Elektroden, die außen mit dem genannten Emiss'onsmaterial weiter mit Cs₂MoO₄ dotiert worden waren.

Eine Reihe von Lampen wies einen Glasrohrkolben mit einem Innendurchmesser von 5 mm und einem Außendurchmesser von 7 mm auf, sowie einen Abstand zwischen den beiden Elektroden von 37 mm und einen Gasdruck von 16 625 Pa Xenon.

Eine andere kleinere Reihe von Lampen, die auch getestet wurde, wies einen Glasrohrkolben mit einem Innendurchmesser von 2,5 mm, einem Außendurchmesser von 3.8 mm. einem Abstand zwischen den Elektroden von 20 mm und einen Füllgasdruck von 69 160 Pa Xenon auf.

Während die größeren Lampen eine Durchbruchsspannung von 275 Volt bei einem Triggerspannungsinipuls von 4,5 kV und eine Durchbruchsspannung von 200 Volt bei einem Triggerspannungsimpiil.s von 1.0 kV für die Lampen aufwiesen, die nur das bnriumhaltigc Kmissionsmaterial enthielten, wurde die DiKchbruchsspannung für die Lampen, deren Elektroden außerdem mit C.S2MOO4 dotiert worden waren, bei den gleichen Triggerspannungsimpulsen auf 85 bzw. 68 Volt vermindert.

Die Testergebnisse mit den kleineren Lampen, bei denen ein Triggerspannungsimpuls von 3,3 kV benutzt wurde, waren eine durchschnittliche Durchbruchsspannung von 207 Volt für die Lampen, deren Elektroden nur das bariumhaltige Emissionsmaterial aufwiesen, während die Lampen mit den neuen Elektroden eine geringere Durchschnittsdurchbruchsspannung von 176 Volt aufwiesen.

Diesen Testergebnissen läßt sich also eine beträchtliche Verminderung der Durchbruchsspannung entnehmen, wenn die vorliegende Erfindung zur Anwendung gelangt.

In einer anderen Reihe von Leistungstests wurden die oben genannten kleineren Lampen hinsichtlich der Lichtabgabe und der Durchbruchsspannung während einer längeren Zeit von bis zu 1500 Blitzen untersucht. Diese Lampen wurden mit einer Blitzgeschwindigkeit von 6 Blitzen pro Minute betrieben und dies unter Bedingungen, bei denen etwa 11,5 Joule Energiebelastung an die Lampen gelegt wurde.

Die erfindungsgemäßen Blitzlampen mit den neuen Elektroden wiesen für die ersten 1000 Blitze alle eine geringere Durchbruchsspannung auf, waren jedoch hinsichtlich dieser Durchbruchsspannung bei 1500 Blitzen nicht immer hervorragend. Andererseits erwiesen sich einige der Lichtabgabewerte, die während dieser weiteren Tests bei den ersten 250 Blitzen für die Lampen erhalten wurden, deren Elektroden nur mit dem bariumhaltigen Material versehen waren, als hervorragend, während die mit den neuen Elektroden versehenen Lampen Lichtabgabewerte für die ganzen 1500 Blitze ergaben, die besser waren. Dies zeigt die allgemeine Verbesserung aufgrund der vorliegenden Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Blitzlampe mit einem transparenten Kolben, der ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Entladungselektroden, die hermetisch in den Kolben eingelassen sind, sowie eine ionisierbare Gasfüllung, z.B. Xenon, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden einen porösen Sinterkörper aus einem hochschmelzenden Metall mit einem Elektronen emittierenden Material, das Cs₂MO₄ enthält und in den Poren des Sinterkörpers dispergiert ist, wobei M ein hochschmelzendes Metall ist, aufweist.

2. Blitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hochschmelzende Metall Wolfram ist.

J. Blitzlampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hochschmelzende Metall Tantal ist.

4. Blitzlampe nach Anspruch 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Poren des Sinterkörpers zusätzlich ein weiteres Elektronen emittierendes Material dispergiert ist, das Bariumionen enthält.

5. Blitzlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Elektronen emittierende Material ausgewählt ist aus Bariumaluminat und Bariumwoiframat.

6. Blitzlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden gleich ausgebildet sind.