FI68928C - Katodnehet foer lysroer - Google Patents

Description

1 68928

Loisteputken katodiyksikkö

Esillä olevan keksinnön kohteena on katodiyksikkö loisteputkea varten, joka käsittää putken seinän suhteen kiin-5 teästi sovitetun katodin, jota ympäröi katodiin sähköisesti yhdistämätön, sähköä johtavaa materiaalia oleva katodihuppu, jossa on keskeisellä reillä varustettu, sähköä johtamatonta materiaalia oleva levy, joka on sovitettu purkausalueelle katodin eteen.

10 Loisteputken elinikä palamistunneissa laskettuna on pääasiassa putken katodien eliniän määräämä. Kun katodit ovat menettäneet tietyn osan maa-alkalioksideista muodostuvasta emissiomateriaalistaan, on niiden elektroneja emittoiva kyky pienentynyt sellaisessa määrässä, että putki ei joko käynnis-15 ty tai myös tulee vilkkuvaiheeseen, joka nopeasti hajottaa jäljellä olevan emissiomateriaalin.

On hyvin tunnettua, että ylijäämäbarium emissiomateriaalin sekakiteisiin liuenneena tekee maa-alkalioksidit puoli johtaviksi ja vähentää elektronien vapautustyötä. Tämä yli-20 jäämäbarium muodostuu bariumoksidin ja volframin välisen kemiallisen reaktion avulla seuraavan kaavan mukaisesti: 6 BaO + W -> Ba^WOg + 3 Ba

Muodostunut bariumvolframaatti jää katodien elinajaksi väli-25 kerrokseksi volframin ja itse emissiomassan väliin, kun taas bariumia haihtuu höyrynä jatkuvasti massan läpi. Bariumvolf ramaattikerros aikaansaa edellä olevan kaavan mukaisen reaktion vaimenemisen, ts. vähentyneen bariumin muodostuksen. Tämän seurauksena höyrystyy tavallisen loisteputken 30 jatkuvan palamisen aikana kaikki barium vasta n. 30 000 tunnin kuluttua. Putken katodeihin kohdistuva rasitus on käynnistystoimenpiteen aikana kuitenkin niin suuri, että elinikä vähenee kertoimella 2-3 loisteputken normaalissa käytössä, ts. keskimääräisen kytkentäajan ollessa 2-3 tun-35 tia kerrallaan.

Emissiomassana toimivan katodimateriaalin häviö ja siitä seuraava loisteputken eliniän lyheneminen aiheutuvat 2 68928 periaatteessa kolmesta eri prosessista, nimittäin 1) emis-siomateriaalin poissiirtyminen ionipommituksen vuoksi, erityisesti liian alhaisen katodilämpötilan yhteydessä; 2) emi-siomateriaalin ja kaasumaisten epäpuhtauksien väliset ke-5 mialliset reaktiot putkessa.

Loisteputken rakenteen yhteydessä, mikä on tarkoitettu äärimmäisen pitkää elinikää varten huomattavan sytytys- ja sammutuslukumäärän yhteydessä, täytyy putken katodit suunnitella ottaen mitä suurimmassa määrin huomioon 10 nämä kolme syytä lyhennettyyn katodin elinikään.

Emissiomateriaalin poissiirtyminen ionipommituksen vuoksi edellyttää periaatteessa, ettei mikään atomi, joka poistuu katodipinnalta, palaa koskaan katodiin. Tämä pätee kuitenkin ainoastaan tyhjiössä. Todellisuudessa katodia 15 ympäröi normaalissa loisteputkirakenteessa jalokaasukehä, 2 jonka paine on n. 2,5 · 10 Pa, jonka vuoksi pinnalta vapautuneiden atomien ja molekyylien vapaa keskitiepituus on huomattavasti lyhyempi kuin katodin ja putken seinän välinen etäisyys. Tästä seuraa, että monet vapautuneista ato-20 meistä ja molekyyleistä heijastuvat takaisin ja tulevat takaisin katodipintaa vasten, mikä aikaansaa materiaalihäviön huomattavan vähenemisen. Tämä väheneminen on kuitenkin riittämätön, kun kysymyksessä ovat pitkäikäisiä putkia varten tarkoitetut katodit.

25 Emissiomassan höyrystyminen on suhteellisen vakio jatkuvassa käytössä, mutta se tapahtuu kohonneella nopeudella jokaisen käynnistyksen jälkeen ja sitä seuraavina minuutteina kasvaneen katodilämpötilan seurauksena. Pitkäikäisen putken katodi täytyy näin ollen suunnitella siten, 30 että höyrystyneet atomit ja molekyylit heijastuvat suuressa määrin takaisin katodipinnalle ja siten, että katodilämpö-tila pysyy kohtuullisena myös itse käynnistysjakson aikana.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on ratkaista edellä hahmotellut ongelmat ja siten saada aikaan loisteputkea 35 varten tarkoitettu katodirakenne, joka lisää oleellisesti putken elinikää.

3 68928

Keksinnön mukaisesti tämä saavutetaan siten, että ka-todihupun muodostaa tölkin muotoinen vaippa, jossa on seinämä ja pohja vapautettujen atomien ja molekyylien heijastamiseksi takaisin katodille, että pohja on suunnattu kohti putken lä-5 hellä olevaa päätä ja siinä on soikea aukko katodin viemiseksi vaippaan, että levy sulkee vaipan avoimen päädyn katodin edessä, että levyssä on pyöreä reikä, jonka halkaisija on 10-12 mm 38 mm:n loisteputkessa, ja että vaipan pohjan aukolla on pinta-ala, joka on olennaisesti pienempi kuin vai-10 pan pohjapinta-ala, mutta ainakin niin suuri kuin levyn reiän pinta-ala.

Katodihuppu on edullisesti rautaa tai nikkeliä. Levy, joka kuitenkin täytyy tehdä sellaisesta materiaalista, joka ei hajaannu ionipommituksen yhteydessä, on edullisesti kiil-15 lettä.

Putken seinän sisäsivun mustumisen vähentämiseksi mahdollisimman suuressa määrin, tulee levyn reiällä olla mahdollisimman pieni halkaisija. Liian pieni reiän halkaisija aiheuttaa kuitenkin sen, että loisteputken käynnistys-20 jännite kohoaa ei toivotulla tavalla, minkä vuoksi on edullisempaa, että levyn reiällä on halkaisija, joka on valittu mahdollisimman pieneksi ottaen samanaikaisesti huomioon, että putken käynnistysjännite ei saa ylittää ennalta määrättyä arvoa. Normaalia loisteputkea varten, jonka putken hal-25 kaisija on 38 mm» on edullisin reiän halkaisija osoittautunut olevan 10-12 mm.

Koska ei toivotut kemialliset reaktiot emissiomate-riaalin ja kaasumaisten epäpuhtauksen välillä putkessa voivat täysirt tuhota putken eliniän, on erittäin tärkeää, 30 että putken valmistuksen yhteydessä käytetään tehokasta pumppaustoimenpidettä differenttien kaasujen kaikkien jälkien poistamiseksi. Käytännön kokemuksesta tiedetään, että tehokkain pumppuamistoimenpide saavutetaan pumppuautomaa-tissa, jossa korkean kuumuuden alaisena suoritettava tyhjiö-35 pumppaus yhdistetään sisäiseen pumppaukseen, joka saadaan aikaan siten, että elohopeapisaroita annostellaan kuumalle loisteputkelle. Kun elohopeapisarat kohtaavat loisteputken, ne höyrystyvät räjähdysmäisesti ja aiheuttavat 68928 4 diffuusiopumppausvaikutuksen loisteputkessa, joten tapahtuu epäpuhtauksien erittäin tehokas poiskuljetus. Edellytyksenä, jotta tämä tapahtuu riittävässä laajuudessa, on kuitenkin, ettei katodihuppu vaikuta estäen äsken mainitun 5 pumppaustoimenpiteen tehokkuuteen. Tästä syystä on edullista, että katodihupun pohjassa olevalla aukolla on pinta-ala, joka on vähintään yhtä suuri kuin levyn reiän pinta-ala.

Keksintöä selitetään alla lähemmin suoritusesimerkin muodossa ja oheiseen piirustukseen viitaten.

10 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisesti tehdyllä kato- diyksiköllä varustetun loisteputken toista päätä.

Kuviot 2a ja 2b esittävät pystyleikkauksena ja vastaavasti alhaalta päin katodiyksikön yhteydessä käytettyä katodihuppua.

15 Kuvio 3 esittää tasokuvantona kiillelevyä, joka on tarkoitettu peittämään kuvioissa 2a ja 2b esitetyn katodi-hupun avonaista päätä.

Kuvio 4 on käyrädiagramma, joka kuvaa käynnistysjännitteen ja mustumisasteen riippuvaisuutta kiillelevyn reiän-20 halkaisijasta.

Kuviossa 1 esitetään leikkauksena keksinnön mukaisesti tehdyn loisteputken toinen pää. Putken lasiseinä 1 on päästään tavanomaisella tavalla kannan 2 sulkema, joka toimii samanaikaisesti kannatinelimenä putken katodia 3 25 kannattavia katodintukia 4 varten. Nämä tuet, jotka ovat sähköä johtavia, on yhdistetty tulojohtolankojen 5 kanssa, jotka on sulatettu kiinni kantaan 2 ja joiden läpi virta voidaan saattaa kulkemaan katodiin 3 ja kuumentamaan tämän. Katodia 3 ympäröi katodihuppu 6, joka on edullisesti rautaa 30 tai nikkeliä. Huppua 6 kannattaa kantaan 2 kiinni sulatettu tuki 7 ja se on sähköisesti eristetty katodista 3.

Kuten selvimmin käy ilmi kuvioista 2a ja 2b, on katodihuppu 6 tölkinnuotoinen, jonka pohjaan on tehty pitkänomainen aukko 8 katodin 3 ja katodintukien 4 osien sisään-35 viemiseksi. Katodihupun 6 avonainen pää suljetaan kiillelevyn 9 avulla, jonka paksuus on edullisesti 0,10 - 0,15 mm. Kuten kuviosta 3 käy ilmi, on kiillelevy 9 varustettu kes- 5 68928 kellä sijaitsevalla reiällä 10, joka on edullisesti ympyrän muotoinen. Normaalia loisteputkea varten, jonka putkenhal-kaisija on 38 mm, on reiän 10 halkaisija 10-12 mm. Pienemmät halkaisijat vähentävät oleellisesti putken seinän si-5 säsivun mustumista, mutta ne kohottavat samalla käynnistys-jännitteen ei hyväksyttäviin arvoihin, jota kuvataan kuviossa 4, joka esittää toisaalta käynnistysjännitteen U voltteina, toisaalta suhteellisen mustumisasteen S reiän 10 halkaisijan D^q funktiona millimetreinä. Suuremmat reiän-10 halkaisijat alentavat käynnistysjännitettä ainoastaan merki-tyksettömästi, mutta lisäävät putken seinän mustumista huomattavasti .

On tärkeää, että reikälevy 9 on kiillettä tai muuta sähköä johtamatonta, kaasua luovuttamatonta materiaalia, 15 koska ionipommitus, jos levy olisi esim. rautaa, aiheuttaisi vielä lisää hajaantumismateriaalia ja siten lisääntyneen putkenseinän mustumisen.

Yllä kuvaillulla rakenteella saavutetaan vielä eräs etu, nimittäin niiden puoliperiodien aikana, jolloin spi-20 raali 3 toimii anodina. Koska purkauksen täytyy kulkea reiällä varustetun kiillelevyn 9 läpi, saadaan aikaan elektro-nitiheyden voimakas kasvu anodina toimivan spiraalin 3 läheisyydessä, jolloin anodiputous vähenee, mikä aiheuttaa alentuneen katodilämpötilan ja siten pienentyneen höyrys-25 tymisnopeuden.

Kuten alussa on mainittu, on toivottavaa, että putki evakuoidaan pumppaustoimenpiteen avulla, jolloin tyhjiö-pumppaus yhdistetään sisäiseen pumppaukseen, joka on aikaansaatu siten, että elohopeapisarat saavat osua kuumaan 30 putkeen. Sellainen pisara esitetään kaavamaisesti kohdassa 11 kuviossa 1. Kun pisara kohtaa kuumennetun loisteputken (seinän 1 ja/tai kannan 2), se höyrystyy räjähdyksen omaisesti, ja tällöin muodostunut elohopeahöyry virtaa nopeasti ylöspäin. Nuolet 12, 13 osoittavat kaavamaisesti höyryn 35 tässä yhteydessä oleellisimmat virtausradat. Jotta emissio-kerroksessa oleva hiilidioksidi - joka on syntynyt karbonaattien muuttumisen johdosta oksideiksi - tulee tehokkaasti 68928 6 johdetuksi pois, ja jotta sisäisestä pumppauksesta tulee tehokas, ei elohopeahöyryä, joka seuraa nuolella 13 merkittyä tietä, saa estää katodihupun 6 ja kiillelevyn 9 muodostama rakenne. Tästä syystä tulee kiillelevyn 9 reiän halkai-5 sijan ylittää 10 mm (putken halkaisijan 38 mm omaavia loisteputkia varten), minkä lisäksi katodihupun 6 pohja-aukolla 8 täytyy olla pinta-ala, joka on ainakin yhtä suuri kuin kiillelevyn aukon pinta-ala mutta edullisesti suurempi.

Yllä kuvailtu katodirakenne tekee mahdolliseksi nor-10 maalin palamisajan säilyttämällä, joka on kolme tuntia kytkentää kohti, eliniän saavuttamisen, joka on 3-4 kertaa suurempi kuin tavanomaisten loisteputkien yhteydessä.

il

Claims (5)

7 68928

1. Katodiyksikkö loisteputkea varten, jossa on lämpimät katodit, ja joka käsittää putken seinämän (1) suhteen 5 kiinteästi sovitetun katodin (3), jota ympäröi katodiin sähköisesti yhdistämätön, sähköä johtavaa materiaalia oleva katodihuppu (6), jossa on keskeisellä reiällä (10) varustettu sähköäjohtamatonta materiaalia oleva levy (9), joka on 10 sovitettu purkausalueelle katodin eteen, tunnettu siitä, että katodihupun (6) muodostaa tölkin muotoinen vaippa, jossa on seinämä ja pohja vapautettujen atomien ja molekyylien heijastamiseksi takaisin katodille, että pohja on suunnattu kohti putken lähellä olevaa päätä ja siinä on 15 soikea aukko (8) katodin viemiseksi vaippaan, että levy (9) sulkee vaipan avoimen päädyn katodin edessä, että levyssä on pyöreä reikä (10) , jonka halkaisija on 10-12 mm 38 mm:n loisteputkessa, ja että vaipan pohjan aukolla (8) on pinta-ala, joka on olennaisesti pienempi kuin vaipan pohjapinta-20 ala, mutta ainakin niin suuri kuin levyn (9) reiän (10) pinta-ala.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katodiyksikkö, tunnettu siitä, että aukon (8) pinta-ala on olennaisesti yhtä suuri kuin reiän (10) pinta-ala.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen katodiyksikkö, tunnettu siitä, että tölkin muotoisen vaipan seinä-mäosa on sylinterimäinen, ja on loisteputken akselin suuntainen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katodiyksikkö, 30 tunnettu siitä, että levy (9) on kiillettä ja sen paksuus on välillä 0,10-0,15 mm.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen katodiyksikkö, tunnettu siitä, että katodihupun (6) tölkin muotoinen vaippa on rautaa tai nikkeliä.