DE4131806A1

DE4131806A1 - Entladungsroehre und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE4131806A1
Application number: DE4131806A
Authority: DE
Inventors: Masataka Shishido; Takashi Sato; Takahisa Suzuki; Tetsuya Mitani; Hiromitsu Tsuchiya
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: GB9119596D0; DE4131806C2; JPH04133244A; GB2249215A; US5235247A; GB2249215B; JP2860335B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Gas gefüllte Entladungsröhre, die beispielsweise als Entladungsröhre für eine Spannungsstabilisierung, als Entladungsröhre für einen Impulsentladungsschalter und als Impulsflankenformer einge setzt wird.

Stand der Technik

Die Entladungsröhren werden in verschiedenen Anordnungen verwendet, beispielsweise als selbstzündende (selbsttreiben de) Impulsschalter in Spannungsreglern und gepulsten Lasern oder in einer impulsformenden Anordnung, die unmittelbar vor einem getriggerten Funkenschalter eingesetzt sind. Hierzu wird eine Entladungsröhre verwendet, die für diese Anwen dungen geeignet ist, die Entladungselektroden besitzt, die an den Enden eines Zylinders angeordnet sind, der gedichtet mit einem Inertgas gefüllt ist.

In solchen Entladungsröhren konvergiert, sofern die Impuls wiederholungsfrequenz (nachfolgend als Entladungsfrequenz oder einfach als Frequenz bezeichnet) hoch ist, die Anfangs entladungsspannung allgemein zu einem gewissen Wert, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn andererseits die Entladungs frequenz absinkt, tendiert die Anfangsentladungsspannung da zu, anzusteigen. Bei dieser Art der Entladungsröhren ist es nicht erwünscht, daß sich die Anfangsentladungsspannung ent sprechend der Entladungsfrequenz ändert. Es ist angestrebt, daß die Kennlinie der Eingangsentladungsspannung über der Frequenz möglichst flach ist.

Als Mittel, um diese Kennlinie der Frequenz zu verbessern, wurde bereits ein Triggerdraht P eingesetzt, der als Über spannungsschutz dient, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dies stellt allerdings einen Nachteil dar. Da der Triggerdraht T aus feinen Drähten ausgehend von beiden Elektroden zu dem mittleren Bereich in der Röhre unter Verwendung einer lei tenden Kohle enthaltenden Farbe geführt ist, können Span nungsüberschläge sehr leicht entlang der zylindrischen Wand in einer solchen Entladungsröhre auftreten, die als Entla dungsröhren für die Spannungsregelung und als Funkenunter brecherschalter eingesetzt werden, in denen Hochspannungs entladungen über viele Stunden wiederholt werden. Die Ent ladungsröhren werden daher leicht abgenutzt und der Trigger effekt hält nicht an.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Entladungsröhre zu schaffen, die die vorstehenden Nachteile des einfachen Auftretens von Spannungsüberschlägen vermeidet und die eine flache und stabile Kennlinie der Frequenz über eine lange Zeitdauer aufrecht erhält.

Die vorstehende Aufgabe kann dadurch bei einer Entladungs röhre gelöst werden, daß sie ein elektrisch isolierendes Ge fäß (Zylinder) aufweist, das nach außen gedichtet mit Inert gas gefüllt ist, ein Paar von Elektroden, die gegenüberlie gend in dem isolierenden Gefäß angeordnet sind, und eine Aktivierungsschicht, die über mindestens einen Teil der Wandflächen dem Gas ausgesetzt ist und nicht mit den Ober flächen der Entladungselektroden zusammenfallen, wobei die Aktivierungsschicht eine Silikatverbindung eines Alkalime talles aufweist.

Eine solche Entladungsröhre kann in einfacher Weise durch Hinzufügen einer Silikatverbindung eines Alkalimetalles, die auf wenigstens einem Teil der Innenfläche des Zylinders und der Elektrodenfläche aufgebracht wird, die nicht die Entla dungsoberfläche bildet, die dem eingeschlossenen Gas ausge setzt ist, hergestellt werden, wobei der Zylinder und die Elektroden mit einem Bondmittel zusammengesetzt werden und dann die Anordnung einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, um das Gefäß (Zylinder) und die Elektroden miteinander zu ver binden (zu verschweißen).

Die Aktivierungsschicht weist eine Silikatverbindung eines Alkalimetalles auf, das sich über mindestens einen Teil der inneren Oberfläche erstreckt, die dem nach außen gedichteten Gas ausgesetzt ist, wobei diese Schicht beispielsweise eine Schicht aus einem Glaswerkstoff sein kann, der aus einem Silikat, einem Aluminiumsilikat oder einem Borsilikat herge stellt ist, die Oxide solcher Alkalimetalle wie Lithium, Natrium oder Kalium aufweisen. Die Aktivierungsschicht kann Erdalkalimetalle wie Barium, Strontium und Kalzium und an dere Oxide aufweisen.

Eine solche Aktivierungsschicht kann durch das folgende Ver fahren aufgebracht werden. Eine Farbe, die feines Pulver aus Silikatglas enthält, welches die obengenannten Alkalimetalle aufweist, wird auf die innere Fläche des Gefäßes aufge bracht, die dann getrocknet und einer Wärmebehandlung zur Sinterung unterzogen wird. Bevorzugt wird diese Wärmebehand lung durchgeführt, nachdem das Gefäß und die Elektroden mit einem Verbindungsmaterial (Bondmaterial) zusammengefügt sind, so daß die Sinterung der Aktivierungsschicht und das Verbinden des Zylinders und der Elektroden gleichzeitig während der gleichen Wärmebehandlung durchgeführt werden kann.

In einer solchen Entladungsröhre ist die Aktivierungs schicht, die auf der inneren Fläche, die nicht mit der Ent ladungsfläche identisch ist, die dem nach außen abgedichtet eingeschlossenen Gas ausgesetzt ist, praktisch ein Isolator und hat demzufolge nur eine geringe Auswirkung auf die Ver teilung des elektrischen Feldes, das sich zwischen den Ent ladungselektroden ausbildet. Deshalb kann die Entladungs röhre gemäß der Erfindung nicht nur in der gleichen Art und Weise wie herkömmliche Entladungsröhren verwendet werden, sondern sie hat zusätzlich eine flache Kennlinie der An fangsentladungsspannung über der Frequenz, die über eine lange Periode stabil verbleibt.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Entladungsröhre gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer herkömmlichen Entla dungsröhre mit einem Triggerdraht,

Fig. 3 zeigt eine Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Frequenz für die Entladungsröhre gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 zeigt eine Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Frequenz für eine herkömmliche Entladungs röhre.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine Ausführungsform einer Entladungsröhre gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein zylindrisches Gefäß bezeichnet, das aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispiels weise Keramik, gebildet ist. Mit den Bezugszeichen 2 und 3 sind Entladungselektroden bezeichnet, deren vorstehende Flächen nahezu flach mit abgerundeten Kanten ausgebildet sind und die mit dem zylindrischen Gefäß 1 über ein Glas- oder Metallot 4 verbunden sind. Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Aktivierungsschicht bezeichnet, die die inneren Wand flächen des zylindrischen Gefäßes 1 bedecken, das silika tische Verbindungen eines Alkalimetalles enthält.

Die Entladungsröhre gemäß der Erfindung wird gemäß dem nach folgenden Verfahren zusammengebaut. Die innere Fläche des zylindrischen Gefäßes 1 wird mit einer Farbe versehen, die eine Mixtur aus Wasser und Silikatglaspulver aus Barium, Barium-Soda (ST-W/K der Nippon Denki Glass) enthält, und an schließend getrocknet. Die Entladungselektroden 2, 3 und das zylindrische Gefäß 1 werden mit einem Lot 4 an den zu ver bindenden Flächen beschichtet und so zusammengesetzt, daß der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden gleich einem vorgegebenen Wert ist. Dann wird diese Anord nung in ein Vakuum oder in eine Inertgasatmosphäre einge bracht, wo sie erwärmt wird, um das Lot 4 zu schmelzen und die Aktivierungsschicht 5 gleichzeitig zu sintern. Danach ist die Entladungsröhre A fertiggestellt. Eine Prüfung dieser Entladungsröhre A hat gezeigt, daß sie eine ideale flache Kennlinie für die Anfangsentladungsspannung über der Frequenz aufweist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Eine andere Entladungsröhre B wurde in der gleichen Art und Weise wie die vorstehende Ausführung hergestellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht aus einem Borsilikat glaspulver aus Soda (Natriumkarbonat) (7740 von Corning) be stand.

Die Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Fre quenz der Entladungsröhre B ist annähernd die gleiche wie diejenige der Entladungsröhre A.

Eine dritte Entladungsröhre C wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge stellt mit der Ausnahme, daß keine Aktivierungsschicht 5 vorhanden war.

Die Kennlinie der Anfangsentladungsspannung über der Fre quenz dieser Entladungsröhre C ist in Fig. 4 gezeigt, die zeigt, daß die Anfangsentladungsspannung mit dem Ansteigen der Entladungsintervalle (Impulspausen) stark ansteigt.

Eine vierte Entladungsröhre D wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge stellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht 5 aus einem Aluminiumsilikatglaspulver aus Kalzium-Barium (GA-13 der Nippon Denki Glass) gebildet wurde.

Diese Entladungsröhre D zeigt eine Anfangsentladungsspannung über der Frequenz, die annähernd gleich derjenigen der drit ten Entladungsröhre C ist.

Eine fünfte Entladungsröhre E wurde in der gleichen Art und Weise wie diejenige nach der ersten Ausführungsform herge stellt mit der Ausnahme, daß die Aktivierungsschicht 5 aus einem Borsilikatglaspulver aus Barium (7059 von Corning) hergestellt wurde.

Diese Entladungsröhre E hat die gleiche Anfangsentladungs spannung über der Frequenz wie diejenige der dritten Entla dungsröhre C.

Wie vorstehend erwähnt ist, kann die vorliegende Erfindung wie folgt zusammengefaßt werden. Die Entladungsröhre nach der Erfindung besitzt eine Aktivierungsschicht einer Alka limetallsilikatverbindung, die zumindest über einen Teil der Wandfläche gebildet ist, die nicht zu den Entladungsflächen der Elektroden gehört, die dem eingeschlossenen Gas ausge setzt ist. Diese Aktivierungsschicht stellt eine stabile An fangsentladungsspannung über einen weiten Bereich der Entla dungsfrequenz sicher. Hieraus folgt eine lange Lebensdauer der Entladungsröhre.

Claims

1. Entladungsröhre mit folgenden Merkmalen: Ein elektrisch isolierendes Zylinder-Gefäß, das nach außen gedichtet mit Inertgas gefüllt ist, ein Paar von Elektroden, die gegen überliegend in dem isolierenden Gefäß angeordnet sind, und eine Aktivierungsschicht, die über mindestens einen Teil der Wandflächen dem Gas ausgesetzt sind und nicht mit den Oberflächen der Entladungselektroden zusammenfal len, wobei die Aktivierungsschicht eine Silikatverbindung eines Alkalimetalles aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung der mit Gas gefüllten, gedich teten Entladungsröhre nach Anspruch 1, bei der ein Paar von Elektroden gegenüberliegend in dem isolierenden Zylinder-Gefäß angeordnet sind, gekennzeichnet durch fol gende Schritte: Aufbringung einer Silikatverbindung eines Alkalimetalles auf wenigstens einem Teil der Innenfläche des Gefäßes und der Elektrodenfläche, die nicht die Ent ladungsoberfläche bildet, die dem eingeschlossenen Gas ausgesetzt ist, Zusammenbau des Zylinders und der Elek troden unter Verwendung eines Bondmittels und Wärmebe handlung der Anordnung, um das Gefäß und die Elektroden miteinander zu verbinden (zu verschweißen).