DE1225757B - Verfahren zur Herstellung von gesinterten Elektroden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21 f - 82/03

Nummer: 1225757

Aktenzeichen: E 29558 VIII c/21 f

Anmeldetag: 22. Juni 1965

Auslegetag: 29. September 1966

Die bisher bekanntgewordenen Gasentladungslampen weisen im allgemeinen Elektroden auf, die eine Glühwendel besitzen, die zwar einen geringen Platzbedarf haben, aber neben zahlreichen anderen Nachteilen, wie z. B. dem der separaten Zündhilfe, einem großen Verschleiß unterliegen. Die Lebensdauer dieser bekannten Gasentladungslampen ist relativ kurz und liegt in der Größenordnung von einigen tausend Brennstunden.

Es ist auch bereits bekanntgeworden, durch hohe Belastung einer kathodenfallerniedrigend präparierten Glimmentladungskathode den Kathodenfall auf Werte unter 50 V zu reduzieren, wobei die kathodenfallerniedrigende Präparierung durch Aufspritzen einer Paste von Karbonaten der Erdalkalien und durch Aktivierung erfolgt.

Die Lebensdauer dieser Elektroden ist jedoch von der Schalthäufigkeit, sowie Ober- und Unterspannung negativ beeinflußt, und außerdem ergeben sich bei längerem Betrieb Schwärzungen an den Rohrenden, welche durch Abstäuben der elektronenemittierenden Masse bedingt sind.

Ferner sind auch Gasentladungslampen bekanntgeworden, bei denen die Elektroden, insbesondere Becherelektroden, mit einer Aktivierungsschicht versehen sind, die Oxyde der Metalle Kalzium, Strontium oder Barium enthält.

Diese bekannten Elektroden sind jedoch nur für geringe Stromdichten verwendbar, da ansonsten die Abstäubung und damit die Schwärzung der Lampenenden beträchtliche Ausmaße annimmt.

Im allgemeinen wurden die bisher bekannten Elektroden obengenannter Art dadurch hergestellt, daß die Aktivierungsmasse als elektronenemittierender Teil in Form eines kompakten Körpers, etwa in Form einer Pille in einem etwa zylindrischen, ringförmigen oder halbkugelförmigen Elektrodenkörper unter hohem Druck ein- bzw. aufgepreßt wurde.

Es hat sich gezeigt, daß die nach den bekannten Verfahren hergestellten Elektroden weder die Erwartungen hinsichtlich der Lebensdauer noch hinsichtlich der Herabsetzung der Zünd- und Betriebsspannungen erfüllten.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, gesinterte Elektroden herzustellen, die eine möglichst große Lebensdauer aufweisen, für den Betrieb innerhalb eines größeren Spannungsbereiches tauglich sind, auch in Glasgefäßen großer Länge verwendet werden können, geringe Abmessungen besitzen und trotz hoher Strombelastbarkeit und damit großer Lichtstärke eine möglichst kleine Wärmeabstrahlung aufweisen.

Verfahren zur Herstellung von gesinterten
Elektroden

Anmelder:

Elin-Union Aktiengesellschaft

für elektrische Industrie, Wien

Vertreter:

Dipl.-Ing. D. Lewinsky, Patentanwalt,

München 42, Gotthardtstr. 81

Als Erfinder benannt:

Dr. Horst Ebhardt, Graz, Andritz (Österreich)

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 8. Juli 1964 (A 5864/64)

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Elektroden für elektrische Gasentladungslampen, bei dem Metallpulver mit Peroxyden und/oder Oxyden der Erdalkalimetalle mechanisch innig vermischt und die Mischung in oder auf den Elektrodenkörper ein- bzw. aufgebracht und unter Druck ein- oder angepreßt und anschließend erhitzt wird, wobei erfindungsgemäß das Mischungsverhältnis der Oxyde bzw. Peroxyde zu dem Metallpulver derart gewählt und die Erhitzung so weit vorangetrieben wird, daß eine Explosion der Aktivierungsmasse auftritt, wobei der Explosionsdruck, ζ. Β. durch Abdeckung der Oberfläche der Aktivierungsmasse, so gelenkt wird, daß nur ein unerheblicher Teil der Aktivierungsmasse vom Elektrodenkörper abspritzen kann.

In Weiterbildung der Erfindung besteht die Mischung aus zwei Teilen der Oxyde bzw. Peroxyde der Erdalkalimetalle, insbesondere Bariumperoxyd bzw. -oxyd, und einem Teil Metall, insbesondere Eisen, mit einer Toleranz von ± 10 bis 20 °/o. Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann das Metallpulver, vorzugsweise Fe-, W-, Zr- oder Mo-Pulver, in an sich bekannter Weise lediglich mit Ba-oxyd innig vermischt werden. Die Mischung kann aber auch in an sich bekannter Weise aus Zr-, Ta- oder W-Peroxyd bestehen oder aber sie besteht aus Ba-Oxyd vermischt mit Karbonyleisen und Ta-Pulver.

Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren das Einpressen

609 668/172

der pulverförmigen Aktiviefupgsmassg unter ejnem Druck von etwa 1000 bis 2000 kg/crn^ vorgenommen wird.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Elektroden nach, ihrem Einschmelzen in den Lampenkolben bei einer Temperatur von maximal 450° C getempert werden.

Zur näheren Erläutermig der Eifin.ch}ng sei bemerkt, daß die. Aktivierungsmasse im Augenblick der Explosion das Bestreben zeigt, in Richtung des geringsten Widerstandes zu entweichen. Dadurch, daß sich die Aktivierungsmasse in dieser Richtung ausbreitet, wobei jedoch Sorge getragen wird, z. B. durch Abdeckung der oberfläche der Aktivierungsmasse, daß nicht zuviel Masse von der Elektrode abspritzt, erhält dieselbe eine poröse und rauhe Oberfläche, die zufolge ihrer Konsistenz und Beschaffenheit die Ausbildung von Entladungsglühpunkten erheblich erleichtert, wodurch der Kathodenfall gegenüber bekannten Elektroden merklich erniedrigt wird. Er hegt in der Größenordnung von etwa 15 bis 20 V.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Elektroden weisen eine äußerst große Lebensdauer auf und sind mit Stromstärken von 150 bis 800 mA belastbar. Darüber hinaus ist die Sehalthäufigkeit bei den nach der Erfindung hergestellten Elektroden ohne Einfluß auf die Lebensdauer. Schwärzungen der Lampenenden treten, auch bei Gleichstrombetrieb, nicht auf.

In der Zeichnung sind in systematischer Weise einige an sieh bekannte Elektrodenformen für Gasentladungslampen dargestellt, die sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders eignen.

F i g. 1 zeigt eine Gasentladungslampe mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Becherelektroden,

F i g. 2 eine Gasentladungslampe mit rechtwinklig abgebogenen, die Elektroden aufnehmenden Ansatzstücken;

Fig. 3 bis 6 zeigen Elektroden verschiedener Becherform;

F i g. 7 zeigt eine besonders vorteilhafte ringförmige Elektrodenform im Schnitt nach der Linie Vll-Vri der Fig. 8 und

Fig. 8 die gleiche Elektrodenform in Draufsicht;

F i g. 9 zeigt ebenfalls eine ringförmige Elektrode, ähnlich der nach den F i g. 7 und 8;

Fig. 10 und 11 stellen in Draufsicht bzw. Seitenansicht eine Elektrode dar, die einige aus parallel verlaufenden Wänden gebildete Kammern besitzt und

Fig. 12 zeigt im Schnitt nach LinieXII-XII der F i g. 13 bzw.

F i g. 13 in Draufsicht eine weitere ζμΐ- Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete beeherartige Elektrodenform.

Bei dem in Fi g. 1 dargestellten Beispiel einer Gasentladungslampe, die z. B. in bekannter Weise mit Quecksilberdampf gefüllt ist und die an der Innenseite eine Leuehtstoffsehicht aufweist, sind in dem Rohr 1 die Elektroden 2 koaxial angeordnet. Die Elektroden 2 sind hierbei Beeherelektroden, in denen die elektronenemittierende Aktivierungsmasse 3 angeordnet ist. Die Elektroden 2 sind mit aus dem Inneren des Rohres nach außen führenden Ansehlußstiften bzw. -drähten 4 versehen.

Vorteilhaft werden für längere Liehtbänder unter Vermeidung dunkler Zwischenräume Gasentladungslampen mit rechtwinklig zur Längserstreckung abgebogenen kurzen, rohrförmigen Ansatzstücken 5 verwendet, m denen die Elektroden 2 untergebracht sind. In F i g. 3 ist eine zylindrische Becherelektrpde beliebjgen Querschnittes dargestellt. Hierbei befindet sieh das Gemisch der elektronenemittierenden Masse 3 am Boden des Metallbechers 6, der mit der Drahtzuleitung 4 versehen ist.

Da die Becherform an sich beliebig sein kann, zeigt

ίο Fig. 4 einen trichterförmigen Becher, wobei die elektronenemittierende Masse 3 in der Spitze des Bechers untergebracht ist. Auch dieser Becher kann beliebigen, z. B. kreisförmigen oder rechteckigen " Querschnitt haben. Fig. 5 zeigt einen hohlkugelförmigen und F i g. 6 einen kalottenförmigen Becher.

Eine besonders geeignete Elektrode zeigen die Fig. 7 und 8. Die elektronenemittierende Masse3 ist hierbei zwischen zwei Kreiszylindern 7 und 8 angeordnet, die ineinandergestellt sind und deren Durchmesser nur geringfügig verschieden sind, wodurch ein relativ schmaler ringförmiger Raum für die elektronenemittierende Masse 3 geschaffen ist. Für die Stromzufuhr mittels des. Stiftes oder Drahtes 4 und die Halterung der Elektrode genügt ein beliebig geformier Träger 9. Anstatt der konzentrischen Kreiszylinder gemäß F i g. 7 und 8 können auch konzentrische Zylinder beliebigen Querschnittes, z. B. Vielecke, insbesondere Rechtecke, Verwendung finden, F i g. 9 zeigt eine ringförmige Elektrode, ähnlich der Elektrode nach den F i g. 7 und 8, die aber einen Träger 9, z. B. aus Isoliermaterial, und drahtförmige Stromzuführungen 10 aufweist.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Elektroden, die einige parallel verlaufende Wände 11 aufweisen, die mehrere Kammern bilden, welche die elektronenemittierende Masse 3 enthalten. F i g. 10 zeigt eine Draufsicht und Fig. 11 eine Seitenansicht.

Eine weitere Elektrode ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei die F i g. 12 einen Schnitt nach der

Linie XII-XII der F i g. 13 zeigt. Bei dieser Elektrode befindet sich die elektronenemittierende Masse 3 innerhalb des Innenzylinders 7, An Stelle des Bechers kann auch eirie die elektronenemittierende Masse 3 tragende Scheibe, ein Stab oder ein Ring treten. Auch kann statt der Kreisform eine andere geometrische Figur gewählt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gesinterten Elektroden für elektrische Gasentladungslampen, bei dem Metallpulver mit Peroxyden und/oder Oxyden der Erdalkalimetalle mechanisch innig vermischt und die Mischung in oder auf den Elektrodenkörper ein- bzw. aufgebracht und unter Druck ein- oder angepreßt und anschließend erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der Oxyde bzw. Peroxyde zu dem Metallpulver derart gewählt und die Erhitzung so weit vorangetrieben wird, daß eine Explosion der Aktivierungsmasse auftritt, wobei der Explosionsdruck, z. B. durch Abdeckung der Oberfläche der Aktivierungsmasse, so gelenkt wird, daß nur ein unerheb-

licher Teil der Aktivierungsmasse vom Elektrodenkörper abspritzen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus zwei Teilen

der Oxyde bzw. Peroxyde der Erdalkalimetalle, insbesondere Bariumperoxyd bzw. Oxyd und einem Teil Metallpulver, insbesondere Eisenpulver, mit einer Toleranz von ± 10 bis 20% besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver, vorzugsweise Eisen-, Wolfram-, Zirkon- oder Molybdänpulver, in an sich bekannter Weise lediglich mit Bariumoxyd innig vermischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in an sich bekannter Weise aus Zirkonium, Tantal oder Wolfram und Peroxyd besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in an sich bekannter Weise aus Bariumoxyd und aus Karbonyleisen- und Tantalpulver besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen der pulverförmigen Aktivierungsmasse unter einem Druck von etwa 1000 bis 2000 kg/cm² vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nach ihrem Einschmelzen in den Lampenkolben bei einer Temperatur von maximal 450° C getempert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1120 016;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1686 466.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 668/172 9.66 © Bundesdruckerei Berlin