NO120120B - - Google Patents

Description

Anordning ved en gassutladningslampe med glødekatode og fra den positive kolonne utgående strålingsemisjon.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning bestående av en gassutladningslampe med en filamentkatode, hvor det opptrer en bueutladning med strålingsemisjon fra den positive kolonne, og hvor lampen foruten en edelgass, også inneholder minst 2 flyktige metaller hvorav minst ett er alkalimetall. Nevnte strålingsemisjon kan ligge både i den synlige og den usynlige del av spektret. Den usynlige stråling, for eksempel ultrafiolett stråling, kan omdannes ved hjelp av luminescens til synlig lys.

I en kjent anordning drives en med en edelgass og et alkalimetall samt kvikksølv fyllt lampe, således at all gass og damp er ionisert. Dette skulle tilveiebringe en positiv strøm-spenningskarakteristikk, slik at man kan unngå den komplikasjon det er å bruke et forkobleapparat. Ideen ved denne lampe er at kvikk-sølvets damptrykk er så lavt på grunn av at det er legert med et alkalimetall, at det ved utarming av antall ioniserbare atomer skulle av antallet av ladningsbærere ikke eller knapt øke med en økning av strømmen. Ettersom man imidlertid har påvist at også edelgassen ioniseres-, kan nevnte positive karakteristikk bare oppnås når trykket av edelgassen er meget lavt, 1/1000 mm eller mindre. Ved dette trykk kan det imidlertid ikke oppstå noen positiv kolonne, men det opptrer en annen type utladning, hvis lysutbytte er meget lavt. På grunn av det meget lave gasstrykk oppstår det også vanske-ligheter ved tenningen og ved nedbrytning av elektrodene.

Det er hensikten ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe betingelser, ved hvilke man kan oppnå en lampe med en positiv strømspenningskarakteristikk ved mer vanlige utladnings-betingelser, foruten at man oppnår et høyere lysutbytte.

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved en gassutladningslampe med glødekatode og fra den positive kolonne utgående strålingsemisjon, idet lampen foruten en .edelgass inneholder i det minste to flyktige metaller, hvorav i det minste ett er et alkalimetall, og anordningen erkarakterisert vedat de to flyktige metallene er tilstede i form av en legering med slik sammensetning og under lampens driftsforhold ved en slik veggtemperatur at legeringsbestanddelen med den lavere ioniseringsspenning er ionisert med minst 20% i middelverdi i et tverrsnitt av lampen, mens tettheten av bestanddelene med den høyere ioniseringsspenning har en for strålingsfrembringning egnet verdi og edelgasstrykket er av størrelsesorden 0,1 til 10 torr.

Det er vanlig praksis i slike lamper at edelgassen brukes for'å etablere den positive kolonne, for å lette tenningen og motvirke nedbrytningen av elektrodene. Ioniseringspotensialet av edelgassene er alltid høyere enn for de flyktige metaller, som fortrinnsvis er alkalimetaller, kadmium, sink eller kvikksølv.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den idé at

på grunn av det lave trykk på den bestanddel med det lavere ioniseringspotensial, så kan man oppnå en viss grad av ioni§erings-metning i den positive kolonne under vanlige driftsbetingelser. Når strømmen økes, så må også den longitudinelle spenningsgradient i den positive kolonne øke for å heve antallet ladningsbærere, slik at karakteristikken blir positiv. Den positive karakteristikk for-

) svinner bare når spenningsgradienten i den positive kolonne har nådd en slik verdi at også den annen bestanddel og alt etter tilfellet også edelgassen, ioniseres i betydelig grad.

Fordelene ved en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse er ikke bare at man oppnår en positiv strømspennings-karakteristikk, hvorved man kan sløyfe serieimpedansen, men også

at trykket på den bestanddel som frembringer strålingen, kan velges slik at man oppnår optimumverdien for strålingsutviklingen i for-hold til lampediameteren. I de lamper som hittil har vært anvendt, har damptrykket av det strålingsemitterende metall også måttet opp-fylle betingelsene for strømledning, noe som betyr at man har måttet gjøre et kompromiss mellom kravet for strømledning og strålings-fremstilling.

Oppfinnelsen kan anvendes i lamper med kvikksølv som det strålingsfrembringende element, hvor et eller flere av de fem alkalimetallene cesium, rubidium, kalium, natrium og litium kan tilsettes alene eller i form av en legering. Oppfinnelsen kan ytter-ligere anvendes i såkalte natriumlamper, hvor strømledningen hoved-sakelig tilveiebringes av cesium, rubidium, kalium eller legeringer av disse.

Hvis man tilsetter andre metaller, så må man ta hen-syn til enhver innflytelse på damptrykket til det metall som tilveiebringer strømledningen, og på damptrykket til det metall som tilveiebringer det vesentlige av strålingen. Nevnte metaller kan bidra til å bedre strømledningen og strålingsemisjonen.

Ved hjelp av data for legeringen av den strålingsemitterende bestanddel, kan temperaturen velges slik at man oppnår det forønskede trykk.

Damptrykket av en bestanddel i en legering er vanligvis damptrykkét av det rene metall multiplisert med brøkdelen av nevnte bestanddel i legeringen og aktivitetskoeffisienten som kan være høyere ellar lavere enn 1. Aktivitetskoeffisienten er kjent for mange legeringer.

I luminescerende rørformede lamper, kan valget av trykk og temperaturer ifølge foreliggende oppfinnelse føre til betraktelig høyere veggtemperaturer enn vanlig. For å unngå for høye termale tap, så er det tilrådelig å bruke et isolerende rør av den type som vanligvis anvendes for natriumlamper.

Fordelaktige kombinasjoner for en lampe ifølge foreliggende oppfinnelse er cesium eller natrium som den strøm- ledende bestanddel og kvikksølv som en strålingsemitterende bestanddel, mens edelgassen er argon, krypton eller xenon. En kombinasjon av cesium som den strømledende bestanddel og av natrium som den strålingsemitterende bestanddel med argon, krypton eller xenon som edelgassen, er også fordelaktig.

I en lampe ifølge foreliggende oppfinnelse vil strålingsfrembringelsen gradvis utvides fra delen omkring aksen og utover mot veggen med økende strømintensitet og økende grad av ionisering. I mange tilfeller opptrer dette først ved anodeenden av utladningsrommet. Det mest gunstige kompromiss mellom stabilitet- - uten forkoblingsapparatet og lav selvabsorpsjon i kolonnen, oppnås når grensen mellom strålingsfrembringelse i hele tverrsnitts-

arealet og i delen omkring aksen, ligger omtrent i midten av utladningsrommet . •Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert med henvisning til den vedlagte tegning hvor:

fig. 1 viser en lampe ifølge foreliggende oppfinnelse,

og

fig. 2 viser et par resultater som ble oppnådd med

denne lampe.

Lampen på fig. 1 består av et hardt glassrør 1 med

en indre diameter på 30 mm og en lengde på 750 mm. Røret innbe-

fatter to katoder 2 og 3, omgitt av nikkelringene 4 og 5 henholds-

vis. Røret er fyllt med 3 mm argon samt 200 mg av en legering bestående av 45 atomprosent kvikksølv og 55 atomprosent cesium.

Ved en veggtemperatur må mellom 353 og 403°K, er trykket av kvikk-

sølvet ca. 2 x 10 torr mens det for cesiumet er 2 x 10 torr.

På fig. 2 er lampens spenning i volt vist ved en

direkte strømutladning på'mellom 100 og 500 mA. Målingen viste at rørveggen fikk den temperatur som er angitt på strømspennings-karakteristikken, og denne temperatur ble regulert ved et annet rør 6 som omga lampen og var utstyrt med en varmetråd. Det er tydelig at rørets totalspenning øker meget sterkt ved økende strøm,

og at maksimum for denne karakteristikk fremtrer ved en strøm som øker med økende veggtemperatur.

Cesiummengden kan variere mellom 40 og 75 atomprosent,

mens kvikksølvmengden varieres samtidig.

I det tilfellet man anvender natrium som den strøm-

ledende bestanddel i røret på fig. 1, så er sammensetningen 98 atomprosent natrium og 2 atomprosent kvikksølv. Temperaturen er

da ca. 4.38°K.

I_.begge tilfeller kan man naturligvis bruke veksel-strømsutladning istedenfor en likestrømsutladning, noe som er mer viktig for praktiske formål.

I det tilfellet man anvender natrium som en lys-emitterende gass, så inneholder den valgte legering mindre enn 1% cesium ved en temperatur på mellom 438 og 543°K, mens trykket av cesium er 2 x 10~^ torr og trykket av natriumet er 2 x 10~^ torr. Legeringens nøyaktige sammensetning samt valg av temperatur er avhengig av de krav man stiller: enten maksimum aktivitet eller maksimum lysutbytte, eller et kompromiss mellom disse.

Claims (4)

1. Anordning ved en gassutladningslampe med glødekatode og fra den-positive kolonne utgående strålingsemisjon, idet lampen foruten en edelgass inneholder i det minste to flyktige metaller, hvorav i det minste ett er et alkalimetall, karakterisert ved at de to flyktige metaller er tilstede i form av en legering med slik sammensetning og under lampens driftsforhold ved en slik veggtemperatur at legeringsbestanddelen med den lavere ioniseringsspenning er ionisert med minst 20% i middelverdi i et tverrsnitt av lampen, mens tettheten av bestanddelen med den høye ioniseringsspenning har en for strålingsfrembringning egnet verdi og edelgasstrykket er av størrelsesorden 0,1 til 10 torr.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringens strålingsfrembringende bestanddel består av kvikksølv og legeringens strømførende bestanddel består av cesium, hvis mengde danner 40 til 75 atomprosent i legeringen ved en veggtemperatur fra 353 til 403°K.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringens strålingsfrembringende bestanddel består av kvikksølv og de andre komponenter av natrium, idet legeringens sammensetning er 98 atomprosent natrium og 2 atomprosent kvikksølv ved en veggtemperatur på 483°K.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringens strålingsfrembringende del er natrium og den strømførende del cesium, som danner mindre enn 1% av legeringen ved en veggtemperatur fra 483 til 543°K.