NL192590C - Fluorescentie-verlichtingsinrichting. - Google Patents

Description

1 192590

Fluorescentie-veriichtingsinrichting

De onderhavige uitvinding betreft fluorescentie-verlichtingsinrichtingen die in werking kunnen worden gesteld vanaf een uitgangsleiding met een standaard spanning, bijvoorbeeld 110 of 117 Volt en waarbij een starter 5 en/of smoorspoel achterwege kunnen blijven.

Verlichtingsinrichtingen uit de stand der techniek omvatten twee algemene soorten: gloeidraadverlichting en fluorescentie-verlichting.

Bij bekende gloeidraadverlichtingssystemen wordt een elektrische stroom door een geleidende gloeidraad geleid. De diverse moleculen van de gloeidraad raken geëxciteerd en de gloeidraad wordt warm. Het 10 verhitten van de gloeidraad geeft tenslotte aanleiding tot een gloeien binnen de zichtbare bandbreedte van het elektromagnetisch spectrum, welk gloeien uitgestraald wordt tot buiten de constructie van de gloeidraad-lamp. Dit verlichtingsprincipe is buitengewoon inefficiënt, wanneer rekening gehouden wordt met de hoeveelheid energie, die noodzakelijk is om licht binnen het zichtbare gebied van het elektromagnetisch spectrum te verschaffen.

15 Fluorescerende buizen of verlichtingssystemen bevatten in het algemeen een mengsel van edelgas, zoals Neon of Argon, en een tweede gas, zoals kwik. Binnen de fluorescentiebuis is in het algemeen een paar elektroden van het gloeidraadtype aangebracht, die bekleed zijn met een materiaal dat bij verhitting gemakkelijk elektronen emitteert. Wanneer de elektrische stroom aan de gloeidraden wordt toegevoerd, worden de gloeidraden warm en emitteren zij elektronen, waarbij gedurende een bepaalde tijdspanne één 20 als een anode en één als een kathode fungeert. Een dergelijke verlichtingsinrichting is bekend uit het Britse octrooischrift GB-A-827.487. Bij dergelijke bekende fluorescentiebuizen is een extreem hoge spanning tussen de elektroden noodzakelijk om de edelgasontlading te initiëren. Zo wordt een dergelijke fluorescentiebuis voorzien van een starter en een smoorspoel. De starter wordt gebruikt om de keten automatisch te verbreken, wanneer de gloeidraden zijn verhit, hetgeen de smoorspoel, die in het algemeen 25 een inductiespoel omvat, dwingt een elektrische impuls met een hoge spanning te ontwikkelen. Deze elektrische impuls met een hoge spanning initieert de edelgasontlading en vervolgens de kwik- of andere metaalontlading. Deze is zelfonderhoudend waarbij tussen de elektroden een continue stroom van elektronen wordt gevormd. De damp van het kwik of andere gasvormige metaal wordt geïoniseerd en er wordt straling in het ultravioietteerde gebied van het elektromagnetisch spectrum geproduceerd. De straling 30 botst dan op een fluorescerend materiaal, dat als een bekleding op de inwendige oppervlakken van de buis is aangebracht, en dit gloeit door het onzichtbare ultraviolet te absorberen en dit weer als zichtbaar licht uit te stralen. Fluorescerende verlichting blijkt bij lagere temperaturen te werken dan gloeidraadlampen en bovendien gaat meer elektrische energie op aan de energie van zichtbaar licht en minder in warmte dan bij lampen van het gloeidraadtype wordt gevonden. Dergelijke fluorescentiebuizen blijken relatief efficiënt te zijn 35 en kunnen tot zelfs vijf maal zo efficiënt als gloeidraadlampen zijn. Dergelijke fluorescerende verlichtingssystemen maken echter een hoog aanvankelijk toegevoerd vermogen aan elektrische energie noodzakelijk en vereisen verder het gebruik van starters en smoorspoelen voor het initiëren van de zelfonderhoudende lading. Dit compliceert en verhoogt de kostprijs van dergelijke systemen.

De verlichtingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding heeft daarentegen het doel productie van 40 energie te realiseren binnen de ultraviolette bandbreedte van het elektromagnetische spectrum als reactie op de ionisering van metaalatomen zonder de noodzakelijkheid van de toepassing van een smoorspoel-systeem. Bovendien kan de onderhavige verlichtingsinrichting worden bedreven op normale huishoudelijke of industriële elektrische leidingsinvoeren.

Voor dit doel verschaft de onderhavige uitvinding een fluorescentie-verlichtingsinrichting, omvattende een 45 uitwendige doorschijnende omhulling die aan de binnenzijde is bedekt met een materiaal dat bij belichting met ultraviolet licht fluoresceert en die een nagenoeg inert gas bevat dat bij bombardering met elektronen uit een kathode kan worden geïoniseerd, terwijl binnen de buitenomhulling een kathode en een anode zijn opgesloten, welke kathode een aantal openingen of groeven heeft, die aan weerszijden worden begrensd door oppervlakken, bestaande uit of bedekt met een metaal of metaalhoudend preparaat dat een werk-50 functie van minder dan 3,0 elektronvolt levert en dat atomen bevat van een metaal dat in staat is de straling in het ultraviolette gebied van het spectrum uit te zenden na ionisatie van de metaalatomen in de gasfase en na extractie van dergelijke atomen naar de gasfase door het treffen van ionen uit de gasfase op de bekledingslaag, waarbij de druk van het inerte gas in de omhulling tussen de volgende grenzen ligt: 2,0 < p x d/1,33 < 3,0 55 waarin p de druk van het gas in millibar en d de afstand in centimeters tussen de tegenover elkaar liggende oppervlakken is (of 2,0 < p* x d < 3,0, als p* de druk van het gas in mm Hg is).

Een enigszins gelijkwaardige opstelling van een afgedichte kathode waarin een anode is behuisd en die 192590 2 een tweede anode omvat die uitwendig ten opzichte van de kathode is aangebracht, waarbij het geheel is gemonteerd in een uitwendige buitenomhulling, is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.845.567.

In dat geval is de inrichting echter een thermische versterkingsbuis en niet een fluorescentie-veriichtingsinrichting. Zodoende is geen gasontlading aanwezig tussen de kathode en de externe anode, 5 maar alleen tussen de kathode en de interne anode. Als resultaat van deze ontlading vindt thermische emissie plaats vanuit het uitwendig oppervlak van de kathode. Het ontwerp van de kathode en het ontwerp van de externe anode is in het bijzonder bedoeld om thermische emissie in één richting vanaf de kathode te bereiken en om de elektronen opvang te maximaliseren, door de belangrijkste (uitwendige) anode. Dit is tegengesteld aan de opstelling volgens de onderhavige uitvinding. Het doel is elektronen opvang door de 10 buitenste anode te minimaliseren, en om de emissie van elektroden vanaf de kathode in het omringende gas in veel richtingen te maximaliseren, waarbij de botsingen daarin worden gemaximaliseerd en de emissie van ultraviolette straling wordt gemaximaliseerd, hetgeen op zijn beurt fluorescentie en emissie van licht veroorzaakt vanaf de fluorescerende bekleding. Een dergelijke bekleding is vanzelfsprekend volledig afwezig van de in het Amerikaanse octrooischrift 2.845.567 beschreven inrichting.

15 Voorts betreft het Amerikaanse octrooischrift 3.476.970 een elektronen ontladingsinrichting met holle kathode. Dit is een ontladingsbuis met een koude kathode, waarin een spanning wordt opgelegd tussen de kathode en de anode teneinde een ontlading door een geschikt gasachtig medium te creëren. De ontlading door het gasachtige medium doet het gas ioniseren, en laat positieve gasioneri het kathode-element bombarderen, waarbij atomen van het kathodemateriaal van het inwendige gedeelte van het holle gedeelte 20 worden gesputterd.

Het Amerikaanse octrooischrift 2.285.796 is gericht op een gasontladingslamp met speciaal gevormde elektroden. Een glimontladingslamp met speciaal gevormde kathoden en anoden zijn hierin beschreven, waartussen een smalle spleet aanwezig is. De uitwendige oppervlakken van zowel de anode als de kathode zijn bekleed met een emissief oppervlak voor het verlagen van de werkfunctie, waarbij de inwendige 25 oppervlakken daarvan zijn bekleed met een niet-emissief materiaal om de glimontlading tot de uitwendige oppervlakken van de elektroden te beperken. Teneinde een in hoofdzaak gelijkmatige glimontlading over het oppervlak van de kathode te creëren, strekt een probe zich uit naar een lokatie boven het centrale gedeelte van de speciaal gevormde kathoden en anoden, en wel op het punt het verst weg van de eerste anode.

Het Nederland ter inzage gelegde octrooischrift 299411 betreft een glimontladingslamp. In dit geschrift 30 heeft ten minste één van de elektroden van de lamp een ringvormige contour en kan deze voorts zijn voorzien van een bekleding voor het opwekken van zichtbaar licht, wanneer daar ultraviolette lichtenergie op valt.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de navolgende beschrijving met verwijzing naar de tekening.

35

Figuur 1 is een perspectivisch beeld van een uitvoeringsvorm van het verlichtingssysteem.

Figuur 2 is een zijaanzicht in doorsnede van de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm en laat zowel de anode als de kathode van deze uitvoeringsvorm zien, die binnen het inwendige lampomhulselorgaan zijn aangebracht.

40 Figuur 3 is een uiteengenomen beeld van de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm en verschaft een perspectivisch beeld van de kathode- en anode-elementen.

Figuur 4 is een perspectivisch beeld van een uiteengenomen anodeconstructie voor de uitvoeringsvorm van figuur 1.

Figuur 5 is een verdere uitvoeringsvorm, die in perspectivisch uiteengenomen beeld een van sleuven 45 voorziene kathodeconstructie en een naar binnen gerichte anode toont.

Figuur 6 is een beeld in doorsnede van de anode- en kathodeconstructie langs de snijlijn VI-VI in figuur 5.

Figuur 7 is een verdere uitvoeringsvorm van de anode- en kathodeconstructie en laat de kathode in het inwendige van de anodestructuurelementen zien.

50

Binnen de algemene grondgedachte zet een verlichtingssysteem energie binnen de ultraviolette bandbreedte van het elektromagnetische spectrum om in energie binnen de zichtbare bandbreedte van het elektromagnetische spectrum door excitatie van fluorescerende samenstellingen. Het verlichtingssysteem kan, zoals het hierin is beschreven, op huishoudelijke en technische gebieden worden toegepast om in 55. plaats van gebruikelijke lampen van het gloeidraadtype alsmede van fluorescerende verlichtingssystemen te worden gebruikt.

Het onderhavige verlichtingssysteem is gericht op de productie van energie binnen de ultraviolette 3 192590 bandbreedte van het elektromagnetische starten als reactie op de ionisering van metaalatomen zonder de noodzakelijkheid van de toepassing van een smoorspoel- of ballastsysteem. Bovendien kan het onderhavige verlichtingssysteem worden bedreven op normale huishoudelijk of industriële elektrische leidinginvoeren.

Het verlichtingssysteem is gebaseerd op de grondgedachte van het initiëren van een elektronenstroom 5 vanaf een uitwendig oppervlak van een kathode. De kathode wordt verhit wanneer een spanning tussen een eerste anode en de kathode wordt aangelegd. Dit geeft aanleiding tot een gasontlading binnen de kathode. Het gas wordt geïoniseerd en bij het invangen veroorzaakt het inwendige oppervlak van de kathode de afgifte van elektronen. Een dergelijke afgifte van elektronen ioniseert verder het interne gas op cumulatieve wijze. De cumulatieve ionisering leidt tot een totale verhitting van de kathode. Tengevolge van het 10 verhittingsproces worden elektronen uit het uitwendige oppervlak van de kathode gedreven en worden versneld door een tweede anode die buiten de kathode is aangebracht. De elektronen, die uit de kathode worden afgegeven, komen in botsing en in wisselwerking met een gasvormige metaaldamp, die in een ballon aanwezig is. De gasatomen worden geïoniseerd en stralen binnen de ultraviolette bandbreedte van het elektromagnetische spectrum. De ultraviolette straling activeert een bekleding van fluorescerend 15 materiaal, waarmee het inwendige oppervlak van het omhulselorgaan is bekleed. Het fluorescerend materiaal straalt dan zichtbaar licht uit.

De basisopzet van de constructie van het verlichtingssysteem is zodanig dat dit de kathode omvat, die gebruikt wordt voor het emitteren van elektronen vanaf een uitwendig oppervlak daarvan. De kathode omvat een kathodebusorgaan en een kathodegrondplaatorgaan. Het kathodebusorgaan bezit in het algemeen een 20 cilindervormige contour met in tegengestelde richting een afgesloten einde en een open einde. Het kathodebusorgaan kan een kathodeflens omvatten, die zich voor de in de onderstaande alinea’s te beschrijven doeleinden uitstrekt rondom de omtrek van het open kathode-einde. Zoals is opgemerkt, kan het kathodebusorgaan een cilindervormige contour bezitten en is het verder vervaardigd uit metalen of legeringen, die gewoonlijk worden toegepast bij de vervaardiging van indirect verhitte oxidekathoden, die 25 algemeen bekend zijn en in de handel verkrijgbaar zijn. Het busorgaan kan vervaardigd zijn uit molybdeen, tantaal, zirkoon, wolfraam, nikkel of andere legeringen die gewoonlijk bij de vervaardiging van dergelijke verhitte oxidekathoden worden gebruikt. Het kathodebusorgaan en de bijbehorende kathodeflens kunnen door vormen uit één stuk worden vervaardigd en zullen bij voorkeur bij de totale vervaardiging naadloos zijn.

Het kathodegrondplaatorgaan wordt op de kathodeflens aangebracht en hermetisch afgesloten op het 30 kathodebusorgaan. De gecombineerde structuur van het grondplaatorgaan en het kathodebusorgaan vormt de inwendige kamer van de kathode. De hermetische afsluiting tussen de kathodebus en het kathodegrondplaatorgaan kan volgens een aantal algemeen bekende technieken worden bereikt, onder toepassing van hechtmechanismen, zoals glasfritafdichting of enige soortgelijke vervaardiging.

Het kathodegrondplaatorgaan kan óf worden vervaardigd uit een diëlektrisch materiaal, zoals een 35 keramisch materiaal, óf kan uit dezelfde of een soortgelijke metaalsamenstelling als het busorgaan worden vervaardigd. In het geval dat het kathodegrondplaatorgaan uit eenzelfde metaal wordt vervaardigd als dat van het kathodebusorgaan, moet een isolatie-orgaan rondom het oppervlak van de eerste anode en het kathodesubstraatorgaan worden aangebracht.

Na het afdichten van het busorgaan tegen het grondplaatorgaan wordt een kathodegassamenstelling in 40 de inwendige kamer van de kathode gebracht, onder een tevoren bepaalde druk. Inerte gassen, zoals helium, neon, argon, krypton, xenon of waterstof alsmede combinaties daarvan zijn met succes gebruikt. In de echte praktijk is een geschikte minimumdruk tussen 4,0 en 6,0 mm Hg (530 en 800 Pa) bruikbaar gebleken, indien een diameter van 0,5 cm wordt toegepast voor het buisvormige busorgaan. Bij het aanleggen van een spanning tussen de eerste anode en de kathode is er een tevoren bepaalde spanning 45 overeenkomende met de doorslag, die door de wet van Paschen wordt beschreven. Deze wet geeft aan dat de doorslagspanning tussen twee aansluitingen in een gas in het algemeen evenredig is met de druk, vermenigvuldigd met de afstand tussen de elektroden. Het is van voordeel gebleken, dat de door de gassamenstelling tevoren bepaalde druk binnen de inwendige kamer van de kathode bij benadering aangehouden wordt volgens de formule: 50 2,0 < p.d. < 3,0 waarin: p = tevoren bepaalde druk van de gassamenstelling in mm Hg (1 mm Hg = 133,3 Pa); d = tevoren bepaalde diameter van het busorgaan in cm.

De eerste anode is aangebracht op hete kathodegrondplaatorgaan en loopt inwendig naar de kamer.

55 Zoals duidelijk blijkt uit de volgende alinea's, verschaft het verhitten van de kathode de initiatie van elektronen uit het uitwendige oppervlak van de kathode. Wat betreft de constructie kan de eerste anode een elektrische draad zijn of kan deze een elektrode van een elektrisch geleidende samenstelling zijn. De eerste 192590 4 anode wordt elektrisch gekoppeld met een draadgeleider voor de eerste elektrode, die naar een normale huishoudelijke of technische uitgangsieiding leidt. Zoals kan worden vastgesteld, is de kathode eveneens gekoppeld met een normale uitgangsieiding via een kathodedraadgeleider. Een weerstand met een waarde van ongeveer 250 ohm is met succes op deze wijze gebruikt. Indien een spanning tussen de eerste anode 5 en de kathode wordt aangelegd, wordt de kathode in hoofdzaak negatief gemaakt. Een ontlading komt onmiddellijk tot stand en afhankelijk van de stroom die bij de ontlading door de grootte van de inwendige warmte-impedantie van de bron kan lopen, zullen de metaalwanden van de kathode snel opwarmen. Het uitwendige oppervlak van de kathode is bekleed met een oxidefilm. De oxidefilm van de kathode kan een oxide van barium, strontium, calcium of enige soortgelijke metaaloxidebekleding zijn, die bij verhitting een 10 elektronenstroom met een grote dichtheid emitteert.

De eerste anode is over een aanzienlijke lengte van de verlenging binnen de inwendige kamer omgeven door een afsluitelement. Het afsluitelement wordt vervaardigd uit een diëlektrische materiaalsamenstelling, zoals glas. Het afsluitelement verkeert in een niet-contactmakend verband met de eerste anode. Het afsluitelement wordt op het kathodegrondplaatorgaan aangebracht in een vast verband ten opzichte hiervan 15 om een schermeffect voor metaalatomen te verschaffen, die vanaf het inwendige oppervlak van de kathode kunnen worden verplaatst.

Wanneer tussen de eerste anode en de kathode een spanning wordt geïnitieerd, wordt gas in de kamer geïoniseerd. Botsing op het inwendige oppervlak heeft tot gevolg, dat metaalatomen vanuit de wanden van de kathode worden verplaatst. De metaalatomen zullen zich op statistische wijze afzetten. Indien de 20 metaalatomen van het inwendige oppervlak zich op een zodanige wijze afzetten, dat een elektrische weg tussen de eerste anode en het grondplaatorgaan of het kathodebusorgaan wordt gevormd, zal een kortsluiting van deze elektroden optreden die verschillende potentialen bezitten. Om de waarschijnlijkheid van het definiëren van een kortsluiting tengevolge van metaalafzetting binnen de kathode tot een minimum te beperken, wordt daarom het afsluitelement rondom de eerste anode opgenomen in een hiermee niet in 25 contact verkerend verband.

In dit geval zou de metaalafzetting via ringvormige openingen in het inwendige van het afsluitelement moeten binnendringen en het inwendige oppervlak van het afsluitelement moeten bekleden, voordat dit het grondvlakorgaan bereikt om het gehele systeem kort te sluiten. Dit heeft het effect van een verlengen van de gebruiksduur van het verlichtingssysteem en verschaft een afscherming tegen kortsluiting van het gehele 30 systeem. Het afsluitelement, dat op het kathodegrondvlakorgaan is aangebracht en de eerste anode omgeeft, houdt dus een elektrische isolatie tussen de eerste anode en het kathodegrondplaatorgaan in stand voor de bovenbeschreven doeleinden en doelstellingen.

De tweede anode bevindt zich wat betreft plaats buiten de kathode en wordt gebruikt voor het versnellen van elektronen, die vanaf het uitwendige oppervlak en de bekleding worden geëmitteerd, wanneer een 35 spanning op de tweede anodegeleider wordt aangelegd. De tweede anode wordt in werking gesteld via een normale uitgang, zoals dit geval is bij de kathodegeleider en de eerste anodegeleider. De tweede anode kan op de flens worden aangebracht via diëlektrische steunen of met een soortgelijke techniek, echter zo, dat de tweede anode elektrisch geïsoleerd is van de kathode.

De tweede anode is een constructie van een ringvormig type. Het zal duidelijk zijn, dat de tweede anode 40 een geleiderdraad of enig ander type contour kan hebben, waarvoor als enig criterium geldt, dat deze tegenover de kathode is geplaatst. Het doel van de tweede anode is het versnellen van elektronen, die de bekleding verlaten. Wanneer op de tweede anode een spanning wordt aangelegd, die deze positief maakt ten opzichte van de kathode, treedt een ontlading op tussen de kathode en de tweede anode. Tengevolge van het feit dat de gasdruk die binnen het omhulselorgaan in stand wordt gehouden (zoals in de volgende 45 alinea's zal worden beschreven), kleiner is dan binnen de inwendige kamer, is de gemiddelde vrije weglengte van de geëmitteerde elektronen veel groter.

Zoals bij lampsystemen gewoonlijk het geval is, kunnen de kathode, de tweede anode en de eerste anode zijn aangebracht op een steelorgaan, dat wat de plaats betreft, is aangebracht in en vast gefixeerd wordt gehouden op de inwendige oppervlakken van het omhulselorgaan. Het steelorgaan kan worden 50 vervaardigd uit een glas of soortgelijke samenstelling. Het steelorgaan wordt eenvoudig gebruikt als een bevestigingssubstraat voor de elementen van het verlichtingssysteem.

Een omhulselorgaan omgeeft de kathode, de tweede anode en de eerste anode. Een hermetische afdichting wordt gevormd om het omhulselorgaan te voorzien van een inwendige kamer, die een tevoren bepaalde gassamenstelling bezit, zoals kwikdamp die daarin onder een tevoren bepaalde druk aanwezig is. 55 Een omhulselorgaan kan zijn vervaardigd uit een glassamenstelling, zoals bij een in de handel verkrijgbaar verlichtingssysteem gebruikelijk is. Bovendien is het inwendige oppervlak van het omhulselorgaan bekleed met een fluorescerend materiaal. Het fluorescerend materiaal kan een normale fosforsamenstelling hebben.

5 192590

Geringe hoeveelheden metaalsamenstellingen worden in de kamer gebracht en, zoals bij wijze van voorbeeld indien kwik wordt aangebracht, wordt een druk van ongeveer 10'3 mm Hg (0,133 Pa) voor de inwendige kamer toegepast. Atomen van kwik of een soortgelijk metaal van de gassamen stel ing worden geïoniseerd en geven ultraviolette straling. Het fluorescerend materiaal zet de ultraviolette straling weer om 5 in zichtbaar licht.

Wanneer dus een spanning tussen de tweede anode en de kathode wordt aangelegd fungeert de bekleding op het uitwendige oppervlak als een bron van elektronen met een hoge stroomdichtheid. Het potentiaalverschil tussen de kathode en de tweede anode veroorzaakt een ontlading en daar de druk binnen het omhulsel of in de inwendige kamer aanzienlijk lager is dan in de tweede kamer, is de gemiddelde vrije 10 weglengte van de elektronen groter. In een dergelijk geval is het gehele volume van de inwendige kamer gevuld met straling van elektronen, die over een grotere afstand lopen voordat ze botsingen veroorzaken met atomen van kwik of een soortgelijk metaalgas, waarmee de kamer is gevuld. Botsing van de elektronen met gasatomen in de inwendige kamer geeft aanleiding tot ultraviolette straling welke door het fluorescerend materiaal wordt omgezet in zichtbaar licht.

15 In figuren 1-4 is nu een verlichtingssysteem 10’ weergegeven, dat een uitvoeringsvorm van het verlichtingssysteem volgens de uitvinding is, zoals beschreven in de voorafgaande alinea’s. De basistheorie van de werking is vrijwel dezelfde als bovenstaand is uiteengezet, maar wijzigingen van de constructie, zoals onderstaand zullen worden beschreven, zijn inherent aan het verlichtingssysteem 10'.

Het verlichtingssysteem 10" omvat kathode 60, die aangepast is voor het produceren van ultraviolette 20 straling, als gevolg van de ionisering van metalen films. De kathode 60 omvat een groot aantal kathode-openingen 62, zoals in figuur 3 is te zien. De kathode-openingen 62 worden begrensd door de totale structuur van de kathode 60, zoals in de volgende alinea zal worden gedefinieerd.

De kathode 60, omvat een paar diëlektrische schijforganen 64 en 66, die ten opzichte van elkaar in lengterichting 68 zijn verplaatst. Elk van de schijforganen 64 en 66 omvat een aantal nokorganen 70, die 25 aan een omtreksoppervlak van schijforganen 64 en 66 zijn gevormd, waarbij de nokorganen 70 zich radiaal daarvan uitstrekken, zoals in figuren 3 en 4 te zien is.

Bij de vervaardiging van kathode 60 van het verlichtingssysteem 10' wordt metaalband 72 op golfvormige wijze over de nokorganen 70 van de schijven op zijn plaats aangebracht om een inwendig oppervlak 74 van de zijwand in lengterichting te begrenzen, dat tegenover een aangrenzend zijwandoppervlak 74 ligt. De 30 metaalband 72 kan uit een aantal metalen worden vervaardigd, zoals nikkel, aluminium, wolfraam, zirkoon en enkele soortgelijke metaalsamenstellingen. Zoals te zien is, bepaalt de golvende metaalband 72 de kathode-openingen 62.

De inwendige zijwandoppervlakken 74 worden met een tevoren bepaalde metaalsamenstelling bekleed voor het verschaffen van een werkfunctie van de metalen zijwand van minder dan ongeveer 3,0 elektron-35 volg. In het algemeen kan de metaalsamenstelling van de zijwand worden gevormd uit een mengsel, in hoofdzaak bestaande uit calciumcarbonaat en strontiumcarbonaat. Het mengsel wordt in het algemeen in vacuüm gegloeid en vormt dan op de inwendige metallieke zijwandoppervlakken 74 een samenstelling die calciumoxide kan omvatten welke de totale werkfunctie van de metallieke zijwanden verlaagt. Hierbij kunnen de metallieke zijwanden, die door de metallieke band 72 worden bepaald, uit lantaarnhexaboride worden 40 gevormd.

De kathode 60 van het verlichtingssysteem 10' omvat verder een paar geleiders 76 en 78, die buiten het lampomhulselorgaan 80 elektrisch zijn gekoppeld, en is elektrisch verbonden met een normale uitgang op de normale wijze van verlichtingslampsystemen.

Het lampomhulselorgaan 80, dat de kathode 60 omgeeft, omvat een inwendige kamer 82, die een 45 tevoren bepaalde gassamenstelling met een tevoren bepaalde druk bevat. De gassamenstelling binnen de inwendige kamer 82 van het lampomhulselorgaan 80 kan een aantal verschillende typen gassen en combinaties daarvan zijn, die in het algemeen als inerte gassamenstellingen worden geclassificeerd. Het in de inwendige kamer 82 aanwezige gasvormige milieu kan worden gevormd uit de groep bestaande uit argon, neon, krypton, xenon, waterstof of helium.

50 De druk in de inwendige kamer 82 van het lampomhulselorgaan 80 en de afstand tussen de inwendige oppervlakken van de zijwand 74 van aangrenzende gedeelten van de metalen 72 worden verschaft door een tevoren bepaalde band volgens de algemene formule: 2,0 < p.d < 3,0 waarin: 55 p = tevoren bepaalde druk van de gassamenstelling in de inwendige kamer 82, in mm Hg (1 mm Hg = 133,3 Pa); d = tevoren bepaalde afstand van de zijwand tussen aangrenzende inwendige oppervlakken 74, in cm.

192590 6

Het verlichtingssysteem 10' omvat verder een anode 86, die is vervaardigd uit een elektrisch geleidend metaal, zoals aluminium, nikkel of een soortgelijke samenstelling. De anode 86 kan bovenlippen 84 en onderlippen 88 omvatten, die zich vanaf de in hoofdzaak cilindervormige contour van de anode 86 in lengterichting 68 uitstrekken. Bovenlippen 84 kunnen door de in figuur 4 weergegeven openingen 90 in de 5 bovenste schijf worden gestoken en de onderlippen 88 kunnen door de openingen 92 in de onderste schijf worden gestoken om een in hoofdzaak stijve structuur tussen de anode 86 en de kathode en de dielektri-sche schijforganen 64 en 66 van de kathode te vormen. Zoals te zien is in figuur 2, kunnen de onderlippen 88 over een onderoppervlak van het dielektrische schijforgaan 64 worden gebogen en kan de gehele op een steel 94 aangebrachte constructie in het lampomhulselorgaan 80 worden opgenomen. De steel 94 kan 10 worden vervaardigd uit glas of enig soortgelijk materiaal, dat in de technische verlichtingslampenindustrie gebruikelijk is. De onderste lippen 88 omvatten een geleider 96 die met een normale uitgang is gekoppeld, zodat bovenstaand voor de geleiders 76 en 78 van de kathode 60 was beschreven.

Het aanbrengen van de anode 86 en de kathode 80 op de steel 94 binnen het lampomhulselorgaan 80 kan worden uitgevoerd door afdichting van het glasfrittype of enige soortgelijke techniek. Bovendien kunnen 15 de geleider 76 en 78 in het inwendige van het steelorgaan 94 worden opgenomen op de gebruikelijk technische wijze bij de vervaardiging van gloeilampen.

Zo kan de anode 86 een metalliek buisvormig orgaan omvatten, dat aan de tegenover elkaar gelegen einden in lengterichting daarvan vast wordt gebonden met de tegenover elkaar gelegen schijforganen 64 en 66. Zoals in de figuren 3 en 4 is te zien, zijn de tegenover elkaar gelegen schijforganen 64 en 66 elk axiaal 20 ten opzichte van elkaar in de lengterichting 68 gericht. Lip- en verankeringsliporganen 84 en 88 kunnen dus verder door de openingen 90 in de bovenste schijf en de openingen 92 in de onderste schijf worden gestoken, die door het bovenste schijforgaan 64 resp. het onderste schijforgaan 66 zijn gevormd. Wanneer de anode 86 is vervaardigd uit een metalliek huisorgaan, wordt een inwendig oppervlak ten minste ten dele bekleed met een elektrische weerstandbiedende samenstelling. De elektrische weerstandbiedende 25 samenstelling, die uit een koolstofbekledingslaag kan worden gevormd, wordt met de elektrische geleider 96 van de anode gekoppeld.

In het alternatieve geval kan de anode 86 worden vervaardigd uit een dielektrisch materiaal, dat een huisorgaan van een glassamenstelling kan omvatten, dat aan de tegenover elkaar gelegen einden daarvan in lengterichting vast kan zijn bevestigd aan de schijforganen 64 en 66. In dit geval zouden de bovenlip-30 organen 84 en de onderliporganen 88 niet aanwezig zijn en zou de totale vorm van de anode 86 in de vorm van een cilindervormige buis of cilinder zijn. In een dergelijk geval zou het dielektrische huisorgaan een elektrisch geleidende bekledingslaag bezitten, die op een uitwendig oppervlak daarvan is gevormd om direct tegenover de kathode 60 te liggen. Indien de anode 86 uit een huisorgaan van een glassamenstellingstype wordt vervaardigd, zal een inwendig oppervlak ten minste ten dele moeten worden bekleed met een 35 elektrisch weerstandbiedende bekleding en deze zou elektrisch moeten worden gekoppeld met de elektrisch geleidende bekleding op het uitwendige oppervlak van de anode 86.

Het lampomhulselorgaan 80 omgeeft dus de kathode 60 en de anode 86 in een nagenoeg hermetische afsluiting. De afsluiting van het hermetische type, die voor het lampomhulselorgaan 80 wordt verschaft, zou nagenoeg dezelfde kunnen zijn als die normaliter voor de hermetische afsluiting van gloeilampen wordt 40 toegepast. Het lampomhulselorgaan 80 omvat een inwendig oppervlak, dat is bekleed met een fluorescerend materiaal 98 voor het invangen van ultraviolete energie. Het fluorescerende materiaal 98 kan een fosforsamenstelling zijn die gewoonlijk in lampen van het fluorescerende type wordt toegepast.

De op het fluorescerende materiaal 98 gerichte ultraviolette straling wordt opgewekt door een gasvormig plasma, dat zijn oorsprong vindt in de aanwezigheid van geïoniseerde metaalatomen die vanaf de 45 kathode-oppervlakken 74 worden verstoven in de kathode-openingen 62 tussen de inwendige zijwand- oppervlakken 74. Deze straling bestaat in het algemeen uit de sterkste spectraallijnen van het geïoniseerde metaal, die in het algemeen binnen de ultraviolette bandbreedte van het elektromagnetische bestralings-spectrum worden gevonden.

Samenvattend omvat het verlichtingssysteem 10', dat in figuren 1—4 is weergegeven, de kathode 60, die 50 aangepast is voor het produceren van de ultraviolette straling in response op de ionisering van metaalatomen. Zoals is weergegeven, omvat de kathode 60 een aantal kathode-openingen 62, die door de golvende metaalband 72 worden gevormd. Elk van de kathode-openingen 62 begrenst een paar metallieke zijwanden met inwendige zijwandoppervlakken 74, die ten opzichte van elkaar over een tevoren bepaalde afstand zijn geplaatst. De inwendige zijwandoppervlakken 74 bezitten een tevoren bepaalde samenstelling, 55 die daarop is gevormd voor het verschaffen van een werkfunctie van de metallieke zijwand van minder dan ongeveer 3,0 elektronvolt.

Bij deze uitvoeringsvorm van het verlichtingssysteem 10' bevindt de anode 86 zich in het inwendige op 7 192590 » een vaste afstand ten opzichte van de kathode 60 voor het teweegbrengen van de ionisering van de metaalatomen van de kathode 60 in response op de elektrische bekrachtiging met een normale wisselstroomuitgangsleiding tussen 110-117 volt bedreven met 60 Hz of in het alternatieve geval een gelijkstroom van 110-117 volt.

5 Het lampomhuiselorgaan 80 omhult de kathode 60 en de anode 86 in een nagenoeg hermetische afsluiting. Het lampomhuiselorgaan 80 bevat daarin een tevoren bepaalde gassamenstelling onder een tevoren bepaalde druk. Het lampomhuiselorgaan 80 omvat inwendige oppervlakken 96, die met fluorescerend materiaal 98 zijn bekleed voor het invangen van ultraviolette energie in response op de ionisering van metaalionen. Zoals beschreven is, wordt het gasvormige milieu in het lampomhuiselorgaan 80 geïoniseerd 10 door een elektrisch veld dat op de anode 86 en de kathode 60 wordt aangelegd. Gasvormige ionen, die op de metallieke zijwandsamenstelling van de metaalband 72 botsen, ioniseren de metaalatomen en produceren de ultraviolette energie, die op het fluorescerende materiaal 98 botst om weer binnen de zichtbare bandbreedte van het elektromagnetische spectrum uit te stralen.

In het algemeen wordt het gasvormige milieu, dat binnen het lampomhuiselorgaan 80 aanwezig is, 15 gevormd uit een nagenoeg inerte gassamenstelling en kan worden gevormd uit de groep bestaande uit argon, neon, krypton, xenon, waterstof, helium of enkele combinaties daarvan. De op de metaalband 72 als bekleding gevormde metaalsamenstelling voor de zijwand kan worden bereid uit een mengsel in hoofdzaak bestaande uit calciumcarbonaat en strontiumcarbonaat. Bij de totale bereiding van het mengsel dat op de metallieke zijwanden wordt gevormd, kan het mengsel van calciumcarbonaat en strontiumcarbonaat in 20 vacuüm worden gegloeid om het mengsel te verschaffen, dat calciumoxide bevat om de werkfunctie van de metallieke zijwanden te verlagen. Bovendien is lantaanhexaboride met succes als metaal in het mengsel voor de zijwand voor het bekleden van de metaalband 72 gebruikt.

Verder kan een ultraviolet doorlatende beschermende samenstelling als bekledingslaag op het inwendige oppervlak van fluorescerend materiaal 98 worden gevormd om het fluorescerend materiaal 98 te bescher-25 men tegen botsende ionen. Een aantal in de handel verkrijgbare ultraviolet doorlatende beschermende bekledingslagen is bruikbaar, waarvan één tantaalpentoxide is.

Er is dus een methode aangegeven voor het uitstralen van zichtbaar licht, die de eerste trap omvat van het verschaffen van ten minste één kathode 60 met daardoor gevormde openingen 62, die ten minste een paar metallieke zijwanden begrenzen met inwendige oppervlakken 74, die ten opzichte van elkaar op 30 bepaalde afstand zijn geplaatst. De metallieke inwendige oppervlakken 74 van de zijwand zijn bekleed met een tevoren bepaalde samenstelling voor het verlagen van de werkfunctie van de metallieke zijwand tot minder dan ongeveer 3,0 elektronvolt. Een anode 86 wordt op vaste afstand ten opzichte van de kathode 60 opgesteld.

De anode 86 en de kathode 60 worden hermetisch opgesloten binnen het lampomhuiselorgaan 80 met 35 een tevoren bepaald hierin aanwezig gasvormig milieu, dat onder een tevoren bepaalde druk wordt gehouden. Het lamponhulselorgaan 80 bezit een inwendig oppervlak 96, dat met fluorescerend materiaal 98 is bekleed. De methode voor het uitstralen omvat verder het aanleggen van een spanning tussen de anode 86 en de kathode 60 om (1) het gasvormige milieu te ioniseren en (2) metaalatomen van de metallieke zijwand te ioniseren, waarbij de geïoniseerde metaalatomen ultraviolet licht uitstralen. Tenslotte wordt de 40 ultraviolette straling op het fluorescerende materiaal 98 gebracht om weer zichtbaar licht uit te stralen. In de figuren 5 en 6 is nu een verdere uitvoeringsvorm van een bepaalde constructie van de kathode 60 en de anode 86 van het verlichtingssysteem 10' weergegeven. Bij deze uitvoeringsvorm omgeeft de kathode 60', zoals is weergegeven, de anode 86’. De kathode 60' bestaat uit een dielektrisch, buisvormig orgaan, dat zich in de lengterichting 68 uitstrekt en een lateraal zijwandgedeelte 100 begrenst. De zijwand 100 omvat 45 een aantal door de laterale zijwand 100 gevormd sleuven 102. Zoals te zien is, begrenzen de sleuven 102 inwendige zijwanden 104 van de sleuven. De zijwanden 104 zijn bekleed met een elektrisch geleidende bekleding, die de metallieke zijwanden bepaalt. Zoals bij het voorafgaande geval kan de metaalsamenstelling voor de zijwanden worden gevormd uit een mengsamenstelling, in hoofdzaak bestaande uit calciumcarbonaat en strontiumcarbonaat. Bovendien kan de gevormde samenstelling worden gevormd uit 50 lantaanhexaboride of enige soortgelijke samenstellingen.

Een paar dielektrische schijforganen 106 en 108 wordt vast aan de tegenover elkaar gelegen einden in lengterichting van de anode 86’ bevestigd, zoals in figuur 5 is weergegeven. De anode 86’ strekt zich in de lengterichting 68 tot nagenoeg samenvallen met de hartlijn van de kathode 60' uit. De anode 86' kan worden gevormd uit een metalliek buisvormig orgaan 110, dat zich tussen de tegenover elkaar gelegen 55 schijven 106 en 108 uitstrekt, zoals is weergegeven. Bij de anode 86' die uit een metalliek buisvormig orgaan 110 wordt gevormd, omvat dit een inwendige open doorgang 112, die het inwendige oppervlak 114 van de anode bepaalt. Het inwendige oppervlak 114 van de anode omvat een elektrisch weerstandbiedende

Claims (5)

192590 8 bekledingslaag, zoals een op het inwendige oppervlak 114 aangebrachte formatie van een koolstof-samenstellingstype en is met een elektrische geleider (niet weergegeven) met de anode gekoppeld, die de anode/kathodeconstructie op eenzelfde wijze verlaat als voor de voorafgaande in figuren 1-4 weergegeven uitvoeringsvormen werd verschaft. 5 Figuur 7 heeft betrekking op nog een verdere uitvoeringsvorm van de totale constructie met betrekking tot het verlichtingssysteem 10'. Bij deze uitvoeringsvorm is de kathode 60" aangebracht binnen en omgeven door de anode 86”. bij deze constructievorm wordt de kathode 60" vast op de tegenover elkaar gelegen einden in lengterichting op tegenover elkaar gelegen keramische schijforganen 106' en 108' bevestigd. De vaste bevestiging kan een hechtverbinding van een glasafdichtingstype of enige soortgelijke techniek zijn. 10 Het kathodemechanisme 60" kan worden gevormd uit een metalliek orgaan met een buisvormige contour, zoals in open gesneden doorsnede is weergegeven. Kathode 60" kan worden gevormd uit aluminium, nikkel of soortgelijk metaal. Verder kan de kathode 60" een aantal ringvormige schijfgedeelten 116 omvatten, die ten opzichte van elkaar in een tevoren bepaald verband zijn verplaatst, zoals door de bovenbeschreven vergelijkingen wordt bepaald, welke verband houden met de wet van Paschen. Bovendien begrenzen de 15 ringvormige schijfgedeelten, 116 inwendige wanden 118 van de ringvormige gedeelten, die van een metaalbekleding zijn voorzien, zoals hierboven is aangegeven. Anode-orgaan 86" wordt gevormd uit een golvende draad, die in de lengterichting 68 loopt over de omtrek van de schijforganen 106' en 108'. Draadorganen 120 kunnen worden aangebracht binnen inkepingen, die in de schijforganen 106' of 108' zijn gevormd of kunnen op elke normale wijze aan de 20 tegenover elkaar gelegen schijforganen worden bevestigd.

1. Fluorescentie-verlichtingsinrichting, omvattende een uitwendige doorschijnende omhulling (80) die aan de binnenzijde is bedekt met een materiaal (98) dat bij belichting met ultraviolet licht fluoresceert en die een nagenoeg inert gas bevat dat bij bombardering met elektronen uit een kathode kan worden geïoniseerd, terwijl binnen de buitenomhulling een kathode (60, 60', 60") en een anode (86) zijn opgesloten, welke kathode (60, 60', 60") een aantal openingen (62, 102) of groeven (118) heeft, die aan weerszijden worden 30 begrensd door oppervlakken (74, 104), bestaande uit of bedekt met een metaal of metaalhoudend preparaat, dat een werkfunctie van minder dan 3,0 elektronvolt levert en dat atomen bevat van een metaal dat in staat is straling in het ultraviolette gebied van het spectrum uit te zenden na ionisatie van de metaalatomen in de gasfase en na extractie van dergelijke atomen naar de gasfase door het treffen van ionen uit de gasfase op de bekledingslaag, waarbij de druk van het inerte gas in de omhulling tussen de 35 volgende grenzen ligt: 2,0 < p x d/1,33 < 3,0 waarin p de druk van het gas in millibar en d de afstand in centimeters tussen de tegenover elkaar liggende oppervlakken is (74, 104) is (of 2,0 < p* x d < 3,0, als p* de druk van het gas in mm Hg is).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kathode (60) bestaat uit een metalen lint (72) dat 40 om isolerende steunen (70) aan tegenover elkaar liggende einden is gewonden, ter vorming van een in het algemeen cilindrische kathode met langsopeningen (62) tussen naburige delen van het lint, en dat de anode (86) een langgerekt onderdeel is dat zich binnen de kathode bevindt en co-axiaal daarmee verloopt.

3. Verlichtingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kathode (60') de vorm heeft van een cilinder (100) met een groot aantal openingen (102) daarin en dat de anode (110) bestaat uit een langgerekt 45 onderdeel dat zich binnen de kathode bevindt en co-axiaal daarmee verloopt.

4. Verlichtingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kathode (60") de vorm heeft van een cilinder met een aantal ringvormige groeven in het buitenoppervlak daarvan en dat de anode (120) bestaat uit een draad die om isolerende steunen aan de einden is gewonden ter vorming van een in het algemeen cilindrische open draad-anode, welke co-axiaal en op afstand rondom de kathode loopt.

5. Verlichtingsinrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de tegenover elkaar liggende oppervlakken (74-104) aan weerszijden van de openingen of groeven (62-102) in de kathode (60, 60’, 60”) zijn bedekt met calciumcarbonaat, strontiumcarbonaat, calciumoxide of lantaanhexaboride. Hierbij 2 bladen tekening