DE947992C

DE947992C - Activated helical wire electrode for electrical discharge tubes, especially fluorescent tubes

Info

Publication number: DE947992C
Application number: DEL18341A
Authority: DE
Inventors: Selfrid Gunnar Oehlund
Original assignee: Lumalampan AB
Current assignee: Auralight AB
Priority date: 1953-04-24
Filing date: 1954-03-21
Publication date: 1956-08-23

Description

Aktivierte Drahtwendel-Elektrode für elektrische Entladungsröhren, insbesondere Leuchtstoffröhren Die Erfindung bezieht sich auf eine aus gewendeltem Draht bestehende und einen Elektronen emittierenden Stoff tragende Elektrode für elektrische Entladungsröhren, insbesondere für elektrische Leuchtstoffröhren.Activated wire coil electrode for electrical discharge tubes, in particular fluorescent tubes The invention relates to a coiled Wire and an electron-emitting substance-carrying electrode for electric discharge tubes, in particular for electric fluorescent tubes.

Die Lebensdauer einer Entladungsröhre ist im höchsten Grade davon abhängig, daß der Elektronen emittierende Stoff auf dem Träger sitzen bleibt, d. h. die auf dem Träger angebrachte Menge Elektronen emittierenden Stoffes ist nicht so bedeutungsvoll wie die Fähigkeit des Trägers des aktiven Stoffes, diesen Stoff festzuhalten. Ist die Menge der aufgetragenen Substanz größer als die, die der Träger während des Betriebes festhalten kann, treten Übelstände auf, wie z. B. Schwärzung der Röhrenenden und ungleichmäßiger Zündungsverlauf.The life of a discharge tube is the highest of that dependent on the electron-emitting substance remaining seated on the carrier, d. H. the amount of electron-emitting substance attached to the carrier is not as significant as the ability of the carrier of the active substance to produce that substance to hold on. The amount of substance applied is greater than that of the wearer can hold on during operation, evils occur such. B. Blackening the tube ends and uneven ignition process.

Um gute Träger für den Elektronen emittierenden Stoff zu erhalten, ist es schon bekannt, einfach- oder doppeltgewendelten Draht zu verwenden, wobei bisweilen der Kern bzw. der Primärkern aus massivem Draht nicht entfernt worden ist. Obgleich bei solchen Bauarten an sich gute Ergebnisse erzielt worden sind, stellen sie jedoch keine befriedigende Lösung bei Elektroden dar, die der sogenannten. Schnellzündung, d. h. einer Zündung nach abgekürztem Vorheizen bzw. häufigen Wiederzündungen, ausgesetzt sind.In order to obtain good carriers for the electron-emitting substance, it is already known to use single or double helix wire, whereby sometimes the core or the primary core made of solid wire has not been removed is. Although good results have been achieved with such designs, however, do not provide a satisfactory solution Electrodes, those of the so-called. Rapid ignition, d. H. ignition after abbreviated preheating or frequent re-ignition.

Die Lebensdauer der elektrischen Entladungsröhren weist eine verhältnismäßig große Streuung auf, was zum großen Teil einerseits :davon abhängt, wie sie gezündet werden, andererseits, wie häufig sie gezündet werden. Wenn eine Entladungsröhre unbrauchbar wird, so hat das in der Regel seinen Grund darin, daß sich der Emissionsstoff von den Elektrodenwendeln abgetrennt hat. Es ist an und für sich leicht, die Menge des aufzutragenden Stoffes mit kleinen Variationen zu dosieren, die Schwierigkeit liegt aber darin, den Aktivierungsstoff, z. B. Karbonate, auf solche Weise zu formieren, daß man nach dem Formieren einen Emissionsbelag von genügender Gleichmäßigkeit und hoher Aktivität erhält. Die Gleichmäßigkeit ist für die Lebensdauer und die Güte der Röhren ausschlaggebend.The service life of the electric discharge tubes is relatively large scatter on what to a large extent on the one hand: depends on how they ignited on the other hand, how often they are ignited. When a discharge tube becomes unusable, this is usually due to the fact that the emission substance has separated from the electrode coils. It's easy in and of itself, the crowd To dose the substance to be applied with small variations, the difficulty but is to use the activating agent, e.g. B. carbonates, to form in such a way that that after forming an emission layer of sufficient uniformity and high activity. The uniformity is for the service life and the goodness of the tubes is decisive.

Je gleichmäßiger der Emissionsstoff formiert ist und je mehr er geschützt ist, desto geringer ist die Rolle, die Zündverlauf und mechanische Beschädigung der Elektrode spielen; gleichzeitig ist ein um so größerer Anteil des aktiven Stoffes zur Emission von Elektronen verfügbar. Wenn man die Wendel z. B. mit etwa 6 mg BaC03 füllt, erhält man etwa 4,5 mg Ba0, wenn das Formieren-' gut ausgeführt ist. Nimmt man eine Anzahl Röhren mit solchen-Elektroden und setzt die Röhren mechanischen Stößen aus, so.findet man beim nachträglichen Kontrollwiegen ein Gewicht der Aktivierungsmasse von 2 bis 3 mg, d. h. ohne daß die Entladung der Röhren gebrannt hat, ist bereits die Lebensdauer der Röhren etwa auf die Hälfte herabgesetzt. Für das gute Anhaften des Aktivierungsstoffes, derart, daß er nur durch den Betrieb der Röhre verbraucht wird, spielen die Ausgestaltung des Trägers des Aktivierungsstoffes und der Formierungsverlauf eine außerordentlich große Rolle.The more evenly the emission material is formed and the more it is protected is, the less the role, the ignition process and mechanical damage play the electrode; at the same time there is a greater proportion of the active substance available for emission of electrons. If you use the coil z. B. with about 6 mg BaCO3 fills, one obtains about 4.5 mg of Ba0 when the forming process is carried out well. Takes one has a number of tubes with such electrodes and sets the tubes mechanically If there are impacts, a weight of the activation mass can be found in the subsequent check weighing from 2 to 3 mg, i.e. H. without that the discharge of the tubes has burned, is already the service life of the tubes is reduced by about half. For good clinging of the activating substance in such a way that it is only consumed by the operation of the tube the design of the carrier of the activating substance and the formation process play a role an extraordinarily large role.

Der Zweck der Erfindung ist es daher, Elektroden einer verbesserten Ausführung, hoher Qualität und großer Lebensdauer herzustellen, die sich auch für den Gebrauch unter erschwerten Betriebsbedingungen eignen.The purpose of the invention is therefore to provide electrodes of an improved Execution, high quality and long service life, which are also suitable for suitable for use under difficult operating conditions.

Die aktivierte Elektrode nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Kern aus gewendeltem Draht und eine auf diesen Kern aufgewickelte Mehrfachwendel, z. B. Doppelwendel.The activated electrode according to the invention is characterized by a core made of coiled wire and a multiple helix wound on this core, z. B. double helix.

Mit Vorteil besteht zumindest eine der den Träger bildenden Wendeln aus einer Kehreinfach- oder Kehrmehrfachwendel. Am einfachsten können sowohl der Kern als auch die auf ihn gewickelte Wendel aus Wendeln gleicher Wickelart und mit Vorteil auch gleicher Abmessung bestehen.There is advantageously at least one of the coils forming the carrier from a single sweeping or multiple sweeping spiral. The easiest way to do this is to use both the Core as well as the coil wound on it made of coils of the same type of winding and with Advantage also exist of the same dimensions.

In der Abbildung ist die Kerndrahtwendel mit A und die darauf gewickelte weitere Wendel mit B bezeichnet. Als Beispiel einer praktischen Ausführung wird folgendes angeführt: Auf einen Kern aus Molybdändraht von o,2 mm Durchmesser wird ein Wolframdraht von o,o4o mm Durchmesser mit einer Steigung von o, 184 mm/Windung gewickelt. Danach wird auf das erhaltene Produkt noch ein Wolframdraht von ö,o4o mm Durchmesser mit der gleichen Steigung, jedoch durch Rückwärtsrotation des Wickelkopfes der Wendelmaschine in entgegengesetzter Richtung aufgewickelt. Hierauf wird-die so erhaltene Kehrwendel in zwei Teile geteilt, von denen der eine den Kern bildet und der andere-um diesen Kern gewickelt ist. Anschließend folgen Ausglühen und Auslösen des Molybdänkernes in üblicher Weise. Die für eine Elektrode geeigneten Längen werden. abgeschnitten montiert, in, den Aktivierungsstoff eingetaucht und formiert. Für einige ausgeführte Leuchtstoffröhrenelektroden wurden folgende Werte verwendet: Probe Nr. r 1 2 3 Drahtdurchmesser, mm ..... 0,040 0,040 0,052 Primärkern-Durchmesser, mm 0,2o 0,20 0,20 Steigung, nun/Windung ..... 0,i84 0,184 o,184 Sekundärkern-Primärwendel mit Molybdänkern Sekundärsteigung mm/Windung, .......... 0,8o 0,45 0,40 Gesamtlänge; mm . . . . .. . . 20,o 20,0 20,0 Kaltwiderstand, Ohm ...... 1,2 1,4 1,8 Bogenentladung, Volt.... ...... 14 - - Wendelgewicht, mg....... 11,2 17,9 2o,6 Aktivierungsgewicht, mg.. 6;5 9,3 9,3 Von diesen ausgeführten Beispielen sind bei den Proben i und 2 beide Wendeln Kehrwendeln und bei Probe 3 sind beide Wendeln Einfachwendeln. Letztere Ausführung ist wegen der geringeren Zahl von Windungen in der Herstellung etwas einfacher.In the figure, the core wire helix is labeled A and the other helix wound on it is labeled B. As an example of a practical implementation, the following is cited: A tungsten wire with a diameter of 0.04 mm with a pitch of 0.184 mm / turn is wound onto a core made of molybdenum wire with a diameter of 0.2 mm. Then a tungsten wire with a diameter of 0.040 mm is wound onto the product obtained with the same pitch, but by rotating the winding head of the winding machine backwards in the opposite direction. The helix obtained in this way is then divided into two parts, one of which forms the core and the other is wrapped around this core. This is followed by annealing and releasing of the molybdenum core in the usual way. The lengths suitable for an electrode will be. cut off, mounted in, dipped in the activating substance and formed. The following values were used for some of the executed fluorescent tube electrodes: Sample no. r 1 2 3 Wire diameter, mm ..... 0.040 0.040 0.052 Primary core diameter, mm 0.2o 0.20 0.20 Pitch, now / turn ..... 0, i84 0.184 o, 184 Secondary core primary coil with a molybdenum core Secondary slope mm / turn, .......... 0.8o 0.45 0.40 Overall length; mm. . . . ... . 20, o 20.0 20.0 Cold resistance, ohm ...... 1.2 1.4 1.8 Arc discharge, volts .... ...... 14 - - Helix weight, mg ....... 11.2 17.9 2o, 6 Activation weight, mg .. 6; 5 9.3 9.3 Of these examples, both coils in samples i and 2 are helical coils and in sample 3 both coils are single coils. The latter design is somewhat easier to manufacture because of the smaller number of turns.

Die Elektrode nach der Erfindung weist ein günstiges Verhältnis zwischen Drahtfläche. und Aktivierungsmenge auf. Man erhält dabei in der Aktivierungsschicht einen niedrigen Querwiderstand, weil in der Elektrode die Abstände zwischen jedem beliebigen. Punkt des aktiven Oxydmaterials und der am nächsten befindlichen Metallfläche der Drahtkonstruktion sehr gering sind. Diese günstigen Verhältnisse lassen sich schon erzielen, wenn Elektroden nach der Erfindung Einfachwendeln sind; selbstverständlich vermehren sich jedoch die Möglichkeiten bei Zwei- oder Vielfachwendeln, deren Gesamtquersehnittsfiäche so. gewählt ist, daß für einen gegebenen Durchgangsstrom die richtige Temperatur erreicht wird.The electrode according to the invention has a favorable ratio between Wire surface. and activation amount. One obtains in the activation layer a low transverse resistance, because in the electrode the distances between each any. Point of the active oxide material and the closest metal surface the wire construction are very small. These favorable conditions can already achieve when electrodes according to the invention are single coils; Of course However, the possibilities increase with double or multiple helices, their total cross-sectional area so. it is chosen that for a given through current the correct temperature is achieved.

Das Prinzipielle und Wichtige bei der besprochenen Elektrodenbauart ist, daß sie einen wendelgewickelten Kern hat, der zu der auf ihn gewickelten Wendel elektrisch parallel geschaltet ist. Durch Änderung der Steigung; des Drahtdurchmessers und des Wendelkerndurchmessers bieten sich sehr große Möglichkeiten, bei einer gewissen angelegten Spannung eine möglichst hohe Temperatur in der Mitte des Wendelsystems zu erhalten, was beim Formieren des aufgetragenen Emissionsstoffes besonders vorteilhaft ist: Bei der Formierung der Kathoden üblicher Ausführung ist es immer schwierig, die Schwärzung der Röhrenenden zü verhindern, wenn man die Formierungszeit auf eine für Pumpenautomaten geeignete Geschwindigkeit zu verkürzen sucht. In solchen Fällen muß man mit -einer hohen Temperatur der Wendel arbeiten, um den inliegenden Aktivierungsstoff auf die richtige Temperatur zu bringen. Der Aktivierungsstoff, der dann als eine dünne Schicht auf dem Draht liegt, verdampft dabei und verfärbt die Röhre.The basic and important aspects of the electrode design discussed is that it has a helically wound core that corresponds to the helix wound on it is electrically connected in parallel. By changing the slope; the wire diameter and the helical core diameter, there are very large possibilities, with a certain applied voltage as high a temperature as possible in the middle of the spiral system to obtain what is particularly advantageous when forming the applied emission substance is: When forming the cathodes of the usual design, it is always difficult to The blackening of the tube ends can be prevented by reducing the formation time to a seeks to reduce the speed suitable for automatic pumps. In such cases you have to work with a high temperature of the filament to get the activating substance inside at the right temperature bring to. The activating substance, which then lies as a thin layer on the wire, evaporates and discolored the tube.

Bei der beschriebenen Bauart, bei der eine Wendel sozusagen in den Aktivierungsstoff eingebacken ist und bei der der Aktivierungsstoff seinerseits noch von einer zweiten Wendel umschlossen ist, erhält die zweite Wendel bei der angelegten Spannung eine beispielsweise,- um 2o bis 300/, niedrigere Temperatur als die eingebackene. Hierdurch ist die Möglichkeit, eine gute Formierung des Aktivierungsstoffes zu erzielen, ohne daß ein Teil desselben an die Röhrenwand verdampft, weit größer als bei bekannten Elektroden.In the type of construction described, in which a coil is baked into the activating substance, so to speak, and in which the activating substance is in turn enclosed by a second coil, the second coil receives a temperature, for example, by 20 to 300 /, lower when the voltage is applied than the baked. As a result, the possibility of achieving good formation of the activating substance without part of it evaporating on the tube wall is far greater than with known electrodes.

Man kann die beschriebene Elektrodenbauart etwa so veranschaulichen, daß man sie als einen Stab aus Aktivierungsstoff betrachtet, in welchem eine Anzahl dünner, parallel geschalteter Drähte eingebacken ist, deren Gesamtquerschnittsfläche so abgepaßt ist, daß bei einem Kurzschlußstrom die beste Emission erhalten wird. Dadurch; daß auf diese Weise das Heizelement in der Kathodenmasse gleichmäßig verteilt ist, treten während der Formierung verringerte mechanische Spannungen im Aktivierungsstoff auf und somit weniger Rißbildungen. Im ganzen ergibt sich ein besseres Anhaften des Aktivierungsmaterials.The electrode design described can be illustrated as that they are viewed as a rod of activating substance in which a number thin wires connected in parallel is baked in, their total cross-sectional area is adjusted so that the best emission is obtained in the event of a short-circuit current. Through this; that in this way the heating element is evenly distributed in the cathode mass reduced mechanical stresses occur in the activating substance during formation and thus less cracking. On the whole, there is better adherence of the activation material.

Die Ausführung der zusammengesetzten Wendel nach der Erfindung hat auch eine Verminderung der für das direkte Ionenbombardement freigelegten Flächen. des Emissionsmaterials zur Folge. Nachdem dieses in der äußeren Wendel verbraucht ist, wirkt diese wie ein metallischer Käfig um den inneren emittierenden Körper und schützt ihn.The execution of the composite helix according to the invention has also a reduction in the areas exposed for direct ion bombardment. of the emission material. After this has been consumed in the outer helix it acts like a metallic cage around the inner emitting body and protect him.

Gegebenenfalls werden beim Ausführen der Aktivierung die Enden des Wendelsystems ungefüllt gelassen, z. B. 5 mm bei Leuchtstoffröhrenelektroden. Dadurch wird eine gute Anodenwirkung der Elektrode erzielt, so daß keine zusätzlichen Anodenstreifen verwendet werden müssen.If necessary, the ends of the Spiral system left unfilled, e.g. B. 5 mm for fluorescent tube electrodes. Through this a good anode effect of the electrode is achieved, so that no additional anode strips must be used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Activated wire coil electrode for use in electrical discharge tubes, in particular fluorescent tubes, characterized by a core made of coiled wire and a multiple coil wound onto this core, e.g. B. double helix.

2. Electrode according to claim i, characterized in that at least one of the coils forming the electrode is a single or multiple helix is.

3. Electrode according to claim i or 2, characterized in that both the Core as well as the helix wound on it Helixes of the same type of winding and with advantage are also of the same size. q .. electrode according to one of claims i to 3, characterized characterized in that both the converted core and the wire coil wound on it are completely filled with the electron-emitting substance, preferably with the exception of the parts forming the ends of the spiral system.