Электрод для газоразрядной лампы

 

Союз Советскмх

Социалистических

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()))953478

Ф (б1) Дополнительное к ввт. свил-ву (22) Заявлено 19, 12.80 (21) 3219255/24-07 (5l)M. Кл. с присоединением заявка М (23) Приоритет

Н 01 Х 61/067

Веударетвеиыб кемитет

СССР иа делен изебретеиий и аткрытий (53) УДК 621.327 (088.8 ) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень At 30

Дата опубликования описания 15.08.82 .

А. Е, Атаев, Е. В. Охонская, С. П. Решенов) (22) Авторы (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯБНОЙ ЛАМПЫ

1

Изобретение относится к производству газоразрядных источников света, в част- ности к конструкции электродов гаэораэрядных ламп низкого давления.

Известны полые электроды для работы в режиме самостоятельного дугово-, го разряда в люминесцентных лампах xb-. ладного зажигания (без предварительного подогрева), выполненные в виде тонко-! а стенного металлического цилиндра длиной

10-15 мм н диаметром полости 2,5 мм.

Внутренняя, рабочая поверхность цилиндра покрыта спеченным слоем активируюшей пасты на основе порошков металла

15 и окислов шелочноземельных металлов, Электроды обеспечивают высокий срок службы памп и устойчивы к многочисленным холодным зажиганиям pl), Основными недостатками данноа конструкции электрода являются сложные и длительные процессы изготовления и температурно-вакуумной обработки в meme, высокое напряжение зажигания и длительная стадия перехода из тлеющего раэряаа s другой, отсутствие воэможности предварительного подогрева, позволяюще-го снизить напряжение зажигания в 1,53 раза.

Наиболее близким к предлагаемому являются электрацы дпя ламп низкого давления в виде моноспирали, биспирали или триспирали иэ проволок тугоплавких метаплой, Открытая поверхность электрода покрыта активирующим веществом.

Концы спирали ипн биспирапй подсое дннены K токовым вводам лампы. IIposoпока играет роль токопроводящей арматуры для удержания и прочного закреплений эмиссионного материала, а также для прогрева проходящим токам эмиссионного покрытия при обработке и зажигании лампы.

Геометрические параметры последней спирализации - коэффициент шага и сер дечника, выбирается иэ условий обеспез 9514 чения необходимого запаса эмиссионного вещества и вибромеханической прочности и составляет обычно соответственно бопее, 1,5 и 2,5. Технология изготовления и обработки таких электродов проста и хорошо отработана в промышленности 1 2), Однако они не устойчивы к распылению в режиме тлеющего разряда, имею-. щего место при зажигании холодных и недостаточно прогретых электродах, что 10 приводит к резкому снижению их срока службы, высокое напряжение зажигания и затрудненный переход из тлеющего разряда в другой при зажигании без предварительного подогрева. Во время работы электродов такого типа в лампе нагрев их происходит только за счет энергии r азового разряда и проходящего тока. В этих условиях на катоде во время работы лампы образуется катодное пятно. Попадающие в зону катодного пятна эмиссионные электроны,после ускорения в слое пространственного заряда ионизируют. газ. ,другая часть энергий эмиссионных электронов в результате кулоновских соударе-

25 ний передается плазменным электронам, которые также принимают участие в ионизации газа. На поддержание. катодных процессов используется не более 50% энергии, выделяющейся в зоне катодного падения.,Бругая часть беспопезно рассеивается в прилегающих участках разряда. В случае традиционных спиральных катодов образованию внутри спирали активной эоны с меньшими потерями энергии, 35 имеющей место в режиме попого катода, препятствует проникновение плазмы через пространство между витками, связанное с амбинополярной диффузией зарядов, что приводит к понижению температуры и конЩ центрации электронного газа и снижению эффективности иониэации. Эти процессы приводят к снижению КПБ в процессе их срока службы. При таком режиме работы электродов имеет место существенный

45 безвозвратный расход эмиссионного покры тия электродов, опредепяющий их poíãîвечность.

Электрод может иметь дополнительно токопроводящий или изолирующий цилиндр 5.

Электроды предлагаемой конструкции работают как полые, в которых внутренняя поверхность полости является рабо-чей, в пусковом и рабочем режимах газоразрядных ламп низкого давления. После возникновения разряда между отрицательным электродом и близлежащим участком стенки, при переносе разряда в сторону противоположного электрода, сопровождающегося зарядкой стенок и,увеличением тока, падение напряжения на лампе складывается,.в основном, из падения напряжения в катодной области, падения напряжения в плазме между отрицательным электродом и фронтом перемещающейся к противоположному электроду плазмы.

Падение напряжения в катодной области значительно снижается (на 20-40 В) по сравнению с электродами традиционной спиральной конструкции, при тех же плотностях тока, за счет горения тлеющего разряда в полости, образованной внутренней поверхностью витков спирали электродов. Направленный поток быстрых электронов из,полости способствует формированию разряда между противоположными электродами. Результатом является снижение напряжения зажигания и облегчение перехода из тлеющего разряда в дуговой и последующим формированием внутри полости, образованной внутренней по11ель изобретения — увеличение срока службы, стабильности световых и электри-, 5Î ческих характеристик газоразрядных ламп.

Для достижения поставленной цели электрод для гаэоразрядной лампы, состоящий из по меньшей мере однократно спиралиэованной проволоки, витки которой с нанесенным на них покрытием образуют рабочую часть электрода с образованной внутренней поверхностью витков полостью, ось которой перпендикулярна оси разряда, отношение диаметра витков рабочей части к расстоянию между ними составляет 1,0-1,3, а диаметр полости равен (4-6)+р)р, где a — ток разряда; — давление наполняющего лампу газа.

Д,ля полного препятствия проникновения плазмы между витками рабочей части, последняя может быть помещена в токопроводящий или изолирующий цилиндр с внутренним диаметром не более 1,2 внешнего диаметра рабочей части.

На фиг. 1 показан электрод без цилиндра; на фиг. 2 — с цилиндром.

Электрод состоит из токопроводяшей арматуры 1, покрытой эмиссионным слоем 2 с рабочей частью, образованной внутренней поверхностью витков 3, свитой в биспираль проволоки. Коэффициент шага витков рабочей части составляет

1,0-1,3 (Кц = «у ), где Ю вЂ” расстояние между витками, д — диаметр ее витков.

Рабочая часть электрода имеет полость 4, образованную внутренней поверхностью витков биспирали.

1478

Ф орму ла

6 изобретения

5 95 верхностью витков спирали, плазменного пространства, называемого активной зоной. Попадаюшие в нее эмиссионные электроны после ускорения в слое пространственного заряда, ионизируют газ. ,Бругая часть энергии эмиссионных электронов в результате кулоновских соударений передается плазменным электронам, которые также прнимают участие в ионизации газа. Энергия приобретаемая эмиссионными электронами в зоне пространственного заряда, практически нацело используются в пределах активной зоны, что в конечном итоге приводит к снижению катодного падения потенциала и увеличению световой отдачи лам. Одновременно возникновение активной зоны внутри катода приводит к снижению расхода активной массы катода, увеличению срока службы и стабильности светового потока.

Проникновению плазмы, делаюшему невозможным возникновение активной зоны внутри спирали, препятствуют витки спирали с выбранным расстоянием между ними и заданным в виде коэффициента шага, а также дополнительное использование токопроводяшего или изолируюшего цилиндра.

Как показали расчеты, использование ламп с предлагаемыми электродами обеспечивает повышение световой отдачи порядка 3-4% (в зависимости от мощности ламп), а при использовании предлагаемых электродов для ламп холодного зажигания возрастание световой отдачи составляет

7-9%. В этом случае экономический эффект составляет не менее 50 тыс. руб. на 1 млн. ламп.

1. Электрод для газоразрядной лампы, состояший из по меньшей мере однократно слирализованной проволоки,. витки которой с нанесенным на них эмиссионным слоем. образуют рабочую часть с образованной внутренней поверхностью витков полостью, ось которой перпендикулярна оси разряда, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения стабильности электричес а х и световых характеристик лампы и повышения ее срока службы, отношение диаметра витков рабочей части к расстоянию между ними составляет 1,0-1,3, а диаметр полости равен (4-6) Яр,где jp — ток разряда, р— давление наполняюшего лампу газа.

2. Электрод по п. 1, о т л.и ч а ю— ш и и с я тем, что указанная рабочая часть электрода соосно расположена внут« ри цилиндра с диаметром, не превышающим внешний диаметр рабочей части в

1,2 раза, 3. Электродпоп. 2, отлич аюш и и с я тем, что цилиндр выполнен из токопроводяшего материала.

4. Электрод по п . 2,; ч а ю— ш и и с я тем, что цилиндр выполнен из

30 изоляционного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Скобелев B. М. и Афанасьева E. И. источники света и пускорегулируюшая ап аратура, М., "Энергия,. 1973, с. 170.

2. Патент США ¹ 2353635, кл, 313-212, 1944.

951478

Составитель В. Горчакова

Редактор Л. Авраменко Техред А,Бабинец Корректор Е. Рошко

Заказ 5961/64, Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЗ наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4