Twórca wynalazku ™ Uprawniony z patentu: Luaalampan Aktlebolag, Karlstrona /Szwecja/ ZESPÓL KATODOWY LAMPY FLUORESCENCYJNEJ Przedmiotem wynalazku jeet zespól katodowy lampy fluorescencyjnej z katode zamonto¬ wane na stala w stosunku do scianki lampy i otoczona przez ekran katodowy, który wykonany jest z elektrycznie przewodzacego naterlalu i nie jest polaczony elektrycznie z katoda. 0 zywotnosci lanpy fluorescencyjnej liczonej w godzinach czasu swiecenia decyduje gló¬ wnie zywotnosc katody* Kiedy katoda straci pewna, czesc ewego naterlalu eaisyjnego zlozo¬ nego z tlenków ostali ziem alkalicznych, wtedy jej zdolnosc emisji elektronów spada do takiego stopnia, ze lampa albo nie daje sie zapalic, albo wchodzi w faze migotania, co przyczynia sie do gwaltownego sproszkowania reezty materialu emisyjnego.Wiadomo, ze nadmiar baru rozpuszczonego w wymieszanych krysztalach materialu emieyj- nego nadaje tlenkom ustali ziem alkalicznych charakter pólprzewodnikowy i zmniejsze prece uwalniania elektronów. Taki nadmiar baru powstaje przez reakcje chemiczne pomiedzy tlenkiem baru a wolfremem zgodnie z nastepujecym równaniem 6 BaO + W Ba-wT6 t 3 Ba Wolfraalan baru utworzony w ten sposób pozoeteje jako warstwa posrednia pomiedzy wol¬ framem a rzeczywlete substancje emisyjne przez cely czde zywotnosci katody, podezae gdy bar nieprzerwanie dyfunduje w poetaci pary poprzez substancje emisyjne. Warstwa wolframienu baru przyczynia sie do tlumienia reakcji okreslonej powyzszym równaniem, to znaczy przyczy¬ nia ele do zmniejszenia ilosci powetajecego baru. Dzieki temu caly bar nie wyparowuje przed czaeem 30 000 godzin ciaglego swiecenia normelnej lampy fluorescencyjnej. Napreze¬ nia na katodzie lampy podczas rozruchu se jednak tak duze, ze zywotnosc maleje dwu-trzy¬ krotnie przy normalnym uzytkowaniu lampy fluorescencyjnej, to znaczy przy srednim czasie jednorazowego wleczenia 2-3 godziny* Strata materialu katodowego, który eluzy Jako substancja emisyjna 1 towarzyszece zmniejszenie zywotnosci lampy fluoreecencyjnej spowodowane se zasadniczo trzema róznymi2 132 221 procesami, a mianowicie strate aaterialu emisyjnego na skutek bombardowania Jonowego, zwla¬ szcza w polaczeniu z niewystarczajace temperature katody, pakowanie* aaterialu salsyjnago i reakcjami chemicznymi pomiedzy aaterlalaa emieyjnym a gazowymi zanisczyszczenlaai w lampie. w* laapia fluorescencyjnej skonstruowanej specjalnie w calu uzyskani* bardzo duzej zywo¬ tnosci z uwzglednieniem wielokrotnego wlaczania i wylaczania katody lampy musza byc skon¬ struowana w taki sposób, aby calkowicie uwzglednic wymienione trzy przyczyny zmniejszenia sie zywotnosci katody* warunkiem wstepnym ubytku materialu emisyjnego na skutek bombardo¬ wania jonowego jest zasadniczo to, za kazdy atom, który opusci powierzchnie katody, nigdy juz nla powraca do katody. Jednak w pelni odpowiada to prawdzie tylko w prózni, w* rzeczy- wlatoscl katoda w normalnej konstrukcji lampy fluorescencyjnej Jsat otoczona «tmo8t$ra. gazów szlachetnych o cisnieniu 2,5 HPe. W zwiezku z tym srednia swobodna dlugosc drogi dla atomów i czeeteczek uwolnionych z powierzchni j$&t znacznie króteza niz odleglosc pomiedzy katode a scianke lampy. Na skutek tego wiele uwolnionych atomów i czestsczek zostaje z po¬ wrotem odbitych 1 skierowanych ku powierzchni katody. Zmniejszenie to jest jednak niewy¬ starczajaca w przypadku katod dla lamp o dlugiej zywotnosci.Parowanie substancji emisyjnej jest stosunkowo stala podczas cleglaj pracy, ala odby¬ wa sie szybciej po kazdym uruchomieniu 1 w clegu minut nastepujecych po uruchomieniu na skutek zwiekszonej temperatury katody. Oznacza to, ze katoda dla lampy o dlugiej zywotno¬ sci musi byc zaprojektowana tak, aby parujeca atomy i czesteczki byly odbijane z powrotem do powierzchni katody w znacznym stopniu i tak, aby temperatura katody pozostawala umiar¬ kowana w rzeczywistym okresie startu.Calem wynalazku jeat opracowanie katody przeznaczonej dla lampy fluorescencyjnej, za¬ pewniaj ecaj znaczny wzrost zywotnosci tej lampy.Zeapól katodowy wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze ekran katodowy zlozony jest z cylindrycznej obudowy, której dno ma otwór umozliwiajecy wprowadzenie katody do wnetrza cylindra. Cylinder ten z otwartego ewego konca jest szczelnie zamkniety plytke wy¬ posazone w centralnie usytuowany otwór 1 wykonane z materialu izolujecego elektrycznie.Zespól katodowy tego typu powoduje, ze atomy i czesteczki, które zostaly uwolnione z po¬ wierzchni katody przez bombardowanie Jonowe oraz atomy 1 czesteczki, które zostaly wypa¬ rowane z powierzchni katody, se odbijane z powrotem do powierzchni katody w znacznie wie¬ kszym stopniu.Ekran katodowy jest korzystnie wykonany z zelaza lub niklu. Plytka, która musi byc wykonana z materialu nie ulegajecego sproszkowaniu podczas bombardowania jonowego, jest wykonana korzystnie z miki. Otwór w plytce musi miec mozliwie jak najmniejsze srednice, tak aby zmniejszyc zaczernienia wnetrza scianki lampy do minimum. Zbyt mala srednica otwo¬ ru powoduje jednak nlepozedanie silny wzrost napiecia startowego lampy fluorescencyjnej.Otwór w plytce powinien miec zatem srednice mozliwie jak najmniejsze, ale uwzgledniajec to, by napiecie startowe lampy nie przekroczylo okreslonej wartosci, srednica otworu dla normalnej lampy fluorescencyjnej o srednicy 38 nm wynosi korzystnie 10-12 mm.Poniewaz niepozedane reakcje chemiczne pomiedzy materialem emisyjnym a zanieczyszcze¬ niami gazowymi w lampie moge mlec niekorzystny wplyw na zywotnosc lampy, jest rzecze naj¬ wyzszej wagi, aby przy wytwarzaniu lampy stosowac wydajny procee pompowania w celu uaunle- cla wszelkich sladów róznych gazów. Doswiadczenia wykazaly, za najskuteczniejszy proces pompowania uzyskiwany jest w automatycznym zespole pompujecym, gdzie odpompowywania przy podwyzszonej temperaturze w kombinacji z pompowaniem wewnetrznym uzyskuje sie przez wpro¬ wadzania kropli rteci w gorece lampe fluorescencyjne. Kiedy kropla rteci uderzaje w lampe fluoraacencyjne, wówczas gwaltownie paruje i powoduje zjawisko pompowanie dyfuzyjnego w lampie fluorescencyjnej. Przyczynia sie to do szczególnie skutecznego usuwania zanieczy¬ szczen, Jezeli aa sie to odbywac w wystarczajecym stopniu, to jest jednak Istotna, by ka¬ toda nla wywierala zadnego ograniczajecego wplywu na wydajnosc wyzej wymienionego procesu pompowania. Z tego wzgledu otwór w dnie ekranu katodowego powinien mlec korzystnie powie¬ rzchnie przynajmniej równe powierzchni otworu w plytce.Rozwlezanie wedlug wynalazku zostanie blizej objasnione w przykladzie wykonania na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia jeden koniec lampy fluorescencyjnej z zespolem katodowym.132 221 3 fig* 2a 1 2b - ekran katodowy tago zespolu w przekroju pionowy* 1 w widoku od dolu, fig, 3 - plytke alkowa przeznaczone do zamkniecia otwartego konca ekranu katodowego z fig. 2a 1 2b w widoku z góry, a fig. 4 przedstawia wykres zaleznosci napiecia startowego 1 stopnia zaczernienia od srednicy otworu w plytce mikowej.Na figurze 1 przedstawiono w przekroju Jeden koniec lampy fluorescencyjnej wedlug wy¬ nalazku, scianka szklana 1 tej laapy jees zamknieta szczelnie stopke 2 przy Jednyit koncu w konwencjonalny sposób. Stopka ta aluzv równoczesnie jako podstawa dla wsporników katodo* wyeh 4, na których wsparte jast katoda 3. Wsporniki katodowa, która przewodze elektrycznie, se poleczone za pomoce przewodów zasilania 5 wtopionych w stopke 2, poprzez która pred mo- ze przeplywac poprzez ketode 3 i podgrzewac je. Katoda 3 jest otoczona ekranem ketodowy¦ 6# który korzystnie wykonany jest z zelaza lub niklu. Ekran 6 jest wsparty przez wspornik 7 zatopiony w stopce 2 1 jest odizolowany elektrycznie od katody 3* Dak przedstawiono na fig. 2a i 2b ekran katodowy 6 na ksztalt cylindra, w którego dnie wykonano podluzny otwór 8 dla wprowadzania katody 3 1 czesci wsporników katodowych 4.Otwarty koniec ekranu katodowego 6 jest zamkniety szczelnie za pomoce plytki alkowaJ 9, której grubosc wynosi korzystnie 0,10 - 1,15 as. 3ak widac z fig. 3 plytka alkowa 9 aa uaytuowany posrodku otwór 10, korzystnie o ksztalcie kolowy*. Otwór 10 aa srednice 10*12 aa dla noraalnej laapy fluorescencyjnej o srednicy 38 aa. Mniejsza srednica spowoduje zmniej- szenie zaczernienia wnetrze scianki laapy, ale równoczesnie napiecie rozruchowe wzrosnie do wartosci nlaaozliwych do przyjecia jak pokazano na fig. 4, gdzie podano napiecia star* towe U w woltach oraz wzgledny atopien zaczernienia 8 w funkcji srednicy D.Q otworu 1 w mm.Wieksza srednica otworu spowodujs jedynie nieznaczne zmniejszenie napiecia etartowego, ale zaczernienie scianki lampy znacznie wzrosnie.Wazne jest, by plytka 9 byla wykonana z alki lub jakiegos innego Materialu nie prze- wodzecego elektrycznie, który nie emituje gazu, poniewaz bombardowanie jonowe w przypadku wykonania plytki na przyklad z zelaza powodowaloby zwiekszenie Ilosc sproszkowanego ma¬ terialu, a zatem wzrost zaczerniania scianki lampy.Konstrukcja opisana powyzej wykasuje zalete, podczas pólokresów, klsdy spirala 3 dziala jako anoda. Poniewaz rozladowanie musi przechodzic przsz plyt-ke alkowe 9 wyposa¬ zone w otwór, zatem uzyskuje sie znaczne zwiekszenie gestosci elektronów przy spirali 3 dzialajecej jako anoda. Powoduje to zmniejszenie spadku anodowego. Przyczynia sie to do zmniejszenia temperatury katody, a zatem zmniejaza stopien parowania.Oak juz wspomniano wczesniej, pozedana Jest, by lampa byla oprózniona przez odpoapo- wanie, przy którym pompowanie podcisnieniowe poleczone jest z "pompowaniem wewnetrznym" uzyskiwanym przez to, ze krople rteci uderzaje w gorece lampe. Kropla tago typu jeat przedstawiona schematycznie przez 11 ns fig. 1. Kiedy kropla taka uderza w nagrzane lampe fluorescencyjne /scianka 1 l/lub atopka 2/, wówczas wybuchowo paruje, a wytworzona w tan spoaób para rteci gwaltownie wyplywa na zewnetrz. Strzalki 12 i 13 pokazuje schematycznie najistotniejsze drogi, po których porusza sie para rteci. Ruchowi pary rteci pod drodze oznaczonej strzalke 13 nie moze stawiac przeszkód konstrukcja utworzona z ekranu katodo¬ wego 6 1 plytki mikowej 9, jezeli dwutlenek wegla letniejecy w warstwie ealayjnaj, e wy¬ tworzony przez przemiane weglanów na tlenki, ma byc skutecznie usuniety 1 Jezeli pompowa¬ nie wewnetrzna aa byc skuteczne. Z tego powodu srednica otworu w plytce mikowej 9 powinna przewyzszac 10 mm /dla lampy fluoreecancyjnej o srednicy 38 mm/ a otwór dolny 8 w ekranie katodowym 6 musi miec powierzchnie przynajmniej tak duze jak powierzchnia otworu w plytce mikowej, ale korzystnie wieksze.Opisana wyzej konstrukcja katody, przy zachowaniu normalnego czasu zapelania 3 godzi¬ ny na jedno wleczenie, umozliwia osiegnlecie zywotnosci 3-4 razy wiekszej niz dla konwen¬ cjonalnej laapy fluorescencyjnej.132 221 Z a a t rzezeni patent o w e 1. Zespól katodowy lanpy fluorescencyjnej z katode zaaontowane na stala w stosunku do scianki laapy 1 otoczona okranen katodowy*, który jeet polaczony nieelektrycznie z katode 1 jest wykonany z Materialu przewodzecego elektrycznie, znaalenny ty a, ze ekran katodowy /6/ zlozony jest z cylindrycznej obudowy, w której dnie wykonany jest ot¬ wór /8/ dla wprowadzania katody /3/ do wnetrza cylindra, a ponadto otwarty koniec tego cylindra jest szczelnie zaaknlety za ponoce plytki /9/ z centralnie usytuowanya otworem /iO/, która to plytka /9/ wykonana jeet z elektrycznie Izolujecego materialu. , 2. Zeepól katodowy wedlug zaatrz. 1, znaalenny ty a, ze ekran katodowy /6/ jest wykonany z zelaza lub niklu. 3. Zeepól katodowy wedlug zastrz* 1, znaalenny ty a, ze plytko /9/ jest wykonana z alki. 4, Zeepól katodowy wedlug zastrz. 1, znaalenny ty a, ze otwór /10/ w ply¬ tce /9/ aa srednice 10-12 ¦¦, w zespole katodowya dla laapy fluoreecencyjnej o srednicy 38 aa. 5* Zeepól katodowy wedlug zastrz. 1, znaalenny t y a, ze otwór w dnie ekranu katodowego /6/ aa powierzchnie przynajmniej tak duze jak powierzchnia otworu w plytce /9/. t--T Fln.£a % ti f^.i ^ 10 fio.Si CI7- tXXA Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL PL