SE435332B - Katodenhet for lysror - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 7999213-6 Bariumvolframatskiktet medför en dämpning av reaktionen enligt ovanstående formel, dvs. minskad bildning av barium. Till följd härav kommer under kontinuerlig bränning av ett normalt lysrör all barium att ha förångat först efter cirka 30 000 timmar. På- frestningen på rörets katoder under startprocessen är dock så stor att livslängden reduceras med en faktor 2-3 vid normal an- se vändning av lysrör, dvs. med en genomsnittlig inkopplingstid på 2-3 timmar per gång.

Förlust av det som emissionsmassa tjänande katodmaterialet, och därmed åtföljande förkortning av lysrörets livslängd, för- orsakas i princip av tre olika processer, nämligen 1) borttrans- port av emissionsmaterial på grund av jonbombardemang, speciellt i samband med för låg katodtemperatur; 2) förångning av emissions- materialet; och 3) kemiska reaktioner mellan emissionsmaterialet och gasformiga föroreningar i röret. I Vid konstruktion av ett lysrör avsett för extremt lång livs- längd i kombination med ett avsevärt antal tändningar och släck- ningar, måste rörets katoder konstrueras med största hänsyns- tagande till dessa tre orsaker till förkortad katodlivslängd.

Borttransport av emissionsmaterial på grund av jonbombarde- mang förutsätter i princip att varje atom, som lämnar katodytan, aldrig återvänder till katoden. Detta gäller dock endast i vakuum. I verkligheten omges katoden i en normal lysrörskonstruk- tion av en ädelgasatmosfär med ett tryck av omkring 2,5 - 102 Pa, varför den fria medelväglängden för från ytan frigjorda atomer och molekyler är betydligt kortare än avståndet mellan katoden och rörväggen. Härav följer att många av de frigjorda atomerna och molekylerna reflekteras tillbaka och åter infaller mot katod- ytan, vilket medför en avsevärd minskning av materialförlusten.

Denna minskning är dock otillräcklig då det gäller katoder för långlivsrör.

Förångning av emissionsmassa är relativt konstant vid kontinuerlig drift men sker med förhöjd hastighet efter varje start och inom de därpå följande minutrarna till följd av den förhöjda katodtemperaturen. En katod för ett långlivsrör måste således konstrueras så att förångade atomer och molekyler i stor utsträckning reflekteras tillbaka till katodytan och så att katodtemperaturen förblir måttlig även under själva startperioden.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att lösa de ovan skisserade problemen och därigenom åstadkomma en för ett lysrör 10 15 20 30 35 40 1999213-5 avsedd katodkonstruktion som avsevärt ökar rörets livslängd.

Enligt uppfinningen uppnås detta därigenom att katodskärmen utgöres av ett burkformat hölje, i vars botten är upptagen en öppning för katodens införande i burkens inre, och genom att burkens öppna ände är tillsluten av en med ett centralt hål försedd skiva av elektriskt isolerande material, vilket hål har en diameter som är vald så liten som möjligt, företrädesvis 10-12 mm, under samtidigt hänsynstagande till att rörets startspänning ej får överskrida ett förutbestämt värde, samt genom att öppningen i katodskärmens botten har en area som är minst lika stor som skivans hâlarea. Med en katodenhet av detta slag uppnås en kraftigt förhöjd reflexion tillbaka till katodytan av från denna yta frigjorda atomer och molekyler, såväl sådana som frigjorts genom jonbom- bardenmng som sådana som förångats från katodytan.

Katodskärmen består företrädesvis av järn eller nickel. Skivan, som dock måste utgöras av ett material som ej förstoftas vid jonbombardemang, består företrädesvis av glimmer.

För att reducera svärtningen av rörväggens insida i högsta möjliga grad skall skivans hål ha så liten diameter som möjligt. Alltför liten håldiameter medför dock att lysrörets startspänning stiger på icke önskat sätt, varför det är att föredraga att skivans hål har en diameter som är vald så liten som möjligt under samtidig hänsynstagande till att rörets startspänning ej får överskrida ett förutbestämt värde. För ett normalt lysrör med en rördiameter på 38 m har lämpligaste håldiametern visat sig vara 10-12 mm.

Eftersom oönskade kemiska reaktioner mellan emissionsmateri~ alet och gasformiga föroreningar inom röret helt kan fördärva rörets livslängd, är det av största vikt att man vid rörets till- verkning använder en effektiv pumpprocess för avlägsnande av alla spar av differenta gaser. Erfarenhetsmässigt vet man, att den effektivaste pumpprocessen uppnàs i en pumpautomat, där vakuumpumpning under hög värme kombineras med "intern pumpning" àstadkommen genom att kvicksilerdroppar doseras ned i det heta lysröret. När kvicksilverdropparna träffar lysröret förängas de explosionsartat och ger upphov till en diffusionspumpverkan i Iysröret. varigenom ytterst effektiv borttransport sker av för- oreningar. till- räcklig utsträckning är dock att katodskärmen inte verkar hämman- Förutsättningen för att detta skall äga rum i de pa den nyssnämnda pumpnrocessens effektivitet. Av denna an- ledning föredrages det att öppningen i katodskärmens botten har en area som minst är lika stor som skivans halarea.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan i form av ett utförings- UXOmflPl och med hänvisning till den bifogade ritningen. Fig. l 10 15 20 25 30 35 40 rsoszis-6 visar ena änden av ett lysrör försett med en i enlighet med upp- finningen utförd katodenhet. fig¿_§a och gb visar i vertikalt tvärsnitt respektive underifrån en vid katodenheten använd katod- skärm. Fig. 3 visar i planvy en glimmerskiva avsedd att täcka den öppna änden av den i fig. 2a och 2b visade katodskärmen.

Fig. 4 är ett kurvdiagram som illustrerar startspänningens och svärtningsgradens beroende av glimmerskivans håldiameter.

I fig. 1_visas i snitt ena änden av ett lysrör utfört i en- lighet med uppfinningen. Rörets glasvägg 1 är vid sin ände på konventionellt sätt tillsluten av en fot 2, som samtidigt tjänar som bärorgan för de rörets katod 3 uppbärande katodstöden 4.

Dessa stöd, som är elektriskt ledande, är förbundna med tilled- ningstrådar 5 insmälta i foten 2, genom vilka ström kan bringas passera katoden 3 och upphetta denna. Katoden 3 omges av en katodskärm 6, som företrädesvis är av järn eller nickeh Skärmen 6 uppbäres av ett i foten 2 insmält stag 7 och är elektrisk iso- lerad från katoden 3. I ' Såsom tydligast framgår av fig. 2a och 2b har katodskärmen 6 formen av en burk, i vars botten upptagits en avlâng öppning 8 för införing av katoden 3 och delar av katodstöden 4. Katod- skärmens 6 öppna ände tillslutes med hjälp av en glimmerskiva 9, vars tjocklek företrädesvis uppgår till 0,10 - 0,15 mm. Såsom framgår av fig. 3 är glimmerskivan 9 försedd med ett centralt hål 10, företrädesvis av cirkulär form. För ett normalt lysrör med rördiametern 38 mm har hålet 10 en diameter på 10-12 mm.

Mindre diameter minskar visserligen svärtningen av rörväggens insida men höjer samtidigt startspänningen till oacceptabla värden, vilket illustreras i fig. 4, som visar dels startspän- ningen U,i volt, dels relativa svärtningsgraden S som funktion av hålets 10 diameter D10 i mm. Större hâldiameter sänker endast startspänningen obetydligt men höjer rörväggens svärtning avsevärt.

Det är av vikt att hålskivan 9 är av glimmer eller annat elektriskt oledande, icke gasavgivande material, eftersom jon- bombardemanget, om skivan vore exempelvis av järn, skulle ge upphov till ytterligare förstoftningsmaterial och därmed ökad svärtning av rörväggen.

Med den ovan beskrivna konstruktionen uppnås ännu en fördel, nämligen under de halvperioder då spiralen 3 fungerar som anod.

Genom att urladdningen måste passera genom den hålförsedda 15 20 25 7999213-6 glimmerskivan 9 erhålles en kraftig ökning av elektrontätheten i närheten av den som anod fungerande spiralen 3, varvid anodfallet reduceras, vilket medför sänkt katodtemperatur och därmed minskad förângningshastighet.

Såsom nämnts inledningsvis, är det önskvärt att röret evakue- ras med hjälp av en pumpprocess, vid vilken vakuumpumpning kombi- neras med."intern pumpning" åstadkommen genom att kvicksilver- droppar får träffa det heta röret. En dylik droppe visas schema- tiskt vid 11 i fig. 1. Då droppen träffar det upphettade lysröret (väggen 1 och/eller foten 2) förângas den explosionsartat, och den därvid bildade kvicksilverångan strömmar snabbt uppåt. Pilar- na 12, 13 anger schematiskt de i sammanhanget väsentligaste strömningsbanorna för ångan. För att vid emissionsskiktet befint- lig koldioxid - uppkommen genom omvandling från karbonater till oxider - effektivt skall bortledas, liksom för att den interna pumpningen skall bli effektiv, får den kvicksilverånga som föl- jer den med pilen 13 markerade vägen, ej hindras av den av katod- skärmen 6 och glimmerskivan 9 bildade konstruktionen. Av detta skäl bör glimmerskivans 9 hâldiameter överstiga 10 mm (för lys- rör med rördiametern 38 mm), varjämte katodskärmens 6 botten- öppning 8 måste ha en area som minst är lika stor som glimmer- skivans hålarea men företrädesvis större.

Den ovan beskrivna katodkonstruktionen gör det möjligt att med bibehållande av normal bränntid på 3 timmar per inkoppling uppnå en livslängd som är 3-4 gånger större än vid konventionel- la lysrör.

Claims (3)

79:19:21 z-tfs b Patentkrav

1. Katodenhet för lysrör med en relativt rörets vägg (1) fast anbragt katod (3), som omges av en med katoden elektriskt ej förbunden katodskärm (6) av elektriskt ledande material, k ä n n e t e c k n a d av att katodskärmen (6) utgöres av ett burkformat hölje, i vars botten är upptagen en öppning (8) för katodens (3) införande i burkens inre, och av att burkens öppna ände är tillsluten av en med ett centralt hål (10) försedd skiva (9) av elektriskt isolerande material, vilket hål (10) har en diameter som är vald så liten som möjligt, företrädesvis 10-12mm under samtidigt hänsynstagande till att rörets startspänning ej får överskrida ett förutbestämt värde, samt av att öppningen i katodskärmens (6) botten har en area som minst är lika stor som skivans (9) hålarea.

2. Katodenhet enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att katodskärmen (6) består av järn eller nickel.

3. Katodenhet enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att skivan (9) består av glimmer.