Электрод газоразрядного источника света Советский патент 1982 года по МПК H01J61/06 

i

Изобретение относится к основным электродам газоразрядных осветительных ламп, преимущественно кварцевых высокоинтенсивных, и может быть применено на предприятиях, выпускающих подобные лампы.

Известны электроды газоразрядных приборов, содержащие керн в виде трубки или чашки из тугоплавкого металла, в который запрессован и затем спечен вольфрамовый порошок, активированный соединениями бария. Во всех этих электродах зажигающей и рабочей частью одновременно является обращенная к разрядной полости торцовая поверхность слоя активированного вольфрама, благодаря низкой работе выхода бария обеспечивающая пониженное чапряжен 1е зажигания лампы р и 2 J.

Однако такие электроды неприменимы в высокоинтенсивных источниках света с трубчатой кварцевой колбой, так как барий, в результате распыления под воздействием ионной бомбардировки попадая на кварцевые стенки колбы, вызывает восстановление и кристаллизацию кварца, что ведет к потере колббй прозрачности, появлению в ней трещин и выходу лампы из-строя.

Известны также электроды газоразрядных ламп, выполненные в виде стержня, рабочий участок которого,

10 обращенный к разрядной полости, выполнен из чистого вольфрама, а далее к нерабочему торцу структуры электрода непрерывно переходит в активированный вольфрам. Боковые активи15рованные участки электрода являются зажигающими частями и обеспечивают снижение напряжения зажигания лампы, но активированная часть электрода участвует в разряда только в момент

го зажигания, а в дальнейшем ионной боамбардировке подвергается рабочая часть из чистого вольфрама. Поэтому разрушение электрода незначительно.

а в продуктах распыления почти отсутствуют соединения активирующего вещества, так что полезный срок службы ламп с такими электродами более чем в 10 раз превышает срок службы ламп с электродами, активированными целиком З.

Однако эти электроды весьма сложны в изготовлении и не обеспечивают воспроизводимости параметров ламп при серийном произ-водстве.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электрод газоразрядной лампы, представляющий собой цилиндр из прессованного и спеченного тугоплавкого материала, имеющий три слоя: первый слой выполнен из материала с низкой работой второй, барьерный, содержит бориды или нитриды; третий слой состоит из тугоплавкого металла. Электрод закрепляется в лампе при помощи стержневых токоподводов, приваренных к боковой поверхности цилиндра в области третьего слоя. Вследствие возможности обеспечения в серийном производстве заданных размеров всех слоев электродов достигается воспроизводимость параметров ламп с такими электродами J.

Недостатком известного электрода является сложная технология из отовления. Прочное сцепление слоев известного электрода достигается сложной технологией спекания многослойного листа. Для избежания взаимодействия боридов со слоем из тугоплавкого металла между соответствующими слоями приходится вводить барьерный слой, что усложняет конструкцию элек рода и его изготовление. Все указанное сильно повышает себестоимость электродов. Если для устранения напыления бария на кварцевые стенки колбы лампы в сторону разрядной полости ориентирован неактивированный слой электрода, стержневые токоподводы приходится крепить . к зажигающему активированному слою, что делает работу лампы ненадежной из-за возможности концент;рации разряда на выступающих над боковой поверхностью цилиндра частях токоподводов, из-за чего активированная зона перегревается, барий, испаряясь, попадае на кварцевые стенки, что ведет к выходу лампы из строя.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение технологичности

изготовления и увеличение его механической прочности.

Цель достигается тем, что электрод газоразрядного источника света, представляющий собой цилиндр из прессованного и спеченного порошка тугоплавкого металла, преимущественно вольфрама, имеющий две части, первая из которых, обращенная торцом к разрядной области лампы, является рабочей , а вторая - зажигающей и содержит активирующие присадки, причем цилиндр прикреплен к стержневому токоподводу, рабочая часть содержит 5 вес. двуокиси кремния, з.ажигающая - 3-10 вес.% соединений щелочноземельных металлов, включающих двуокись кремния, например алюмосиликата бария-кальция, а стержневой Q токоподвод на части его длины, мень- шей длины цилиндра, установлен внутри указанного цилиндра соосно с ним.

Диаметр цилиндра в 5 раз и более превышает диаметр токоподвода.

Зажигающая часть составляет 0,3-0,6 общей длины электрода.

На чертеже изображен предложенный электрод, разрез.

Электрод состоит из рабочей масти 1, которая в лампе обращена в сторону разрядного промежутка, и зажигающей части 2 со стороны нерабочего торца электрода. Указанные части разделены тонким переходным участком 3. Электрод выполнен в виде цилиндра с одинаковым по всей длине диаметром, без выступающих частей, внутри него находится относительно тонкий стержневой токоподвод 4, проходящий через обе части и обеспечивающий механическую прочность конструкции. Рабочая часть 1 выполнена из прессованного и спеченного вольфрамового порошка с присадкой двуокиси кремния (испытания опытных партий ламп с такими электродами показывают, что присадка двуокиси кремния в количестве до 10 по весу к вольфраму не только обеспечивает прочность рабочей части 1 после спекания, но и существенно повышает устойчивость ее к ионной бомбардировке, что видно из уменьшения распыления),

Согласно экспериментальным данным, оптимальная длина зажигающей части 2 должна составлять 0,5-0,6 общей длины электрода в случае ламп небольшой мощности (до 5 0,5 кВт) и О.З-О, - в. случае более мощных ламп, тогда обеспечинается надежная работа электрода с зажигающим слоем, установленного в труб чатой колбе лампы. Зажигающая часть 2, кроме вольфрама, содержит присадку активирующего вещества, включающего двуокись кремния, например алюмосиликата бария-кальция, в количестве 8-10 весД в случае маломощных ламп и 3 вес. - 8 мощных лампах. Присутствие двуокиси кремния в обеих частях электрода способ ствует их прочному сцеплению после спекания. Относительные.размеры частей 1 и 2 элект1Лэда в серийном производстве легко обеспечить равны ми заданным, поэтому разброс рабочих характеристик ламп с такими электродами невелик. В качестве тугоплавкого материала, кроме вольф рама, могут быть применены и другие металлы. Отсутствие выступающих деталей на зажигающей части 2 обеспечивает после зажигания разряда надежный переход его на рабочу част 1, поэтому распыление бария минимал но, это исключает возможность кристаллизации кварцевой колбы лампы и повышает надежность лампы. Предложенный электрод легко изго тавливается путем засыпки в соответствующую пресс-форму сперва порошковой смеси вольфрам - двуокись кремния в подобранном опытным путем количестве, а затем порошковой смеси вольфрам - алюмосиликат бариякальция, при этом предварительно а лресс-форме размещается стержень (отрезок молибденовой проволоки. После этого производится прессовани при удельном давлении т/см . Мо либденовый стержень не должен выходить из рабочего торца, так как в этом случае из-за его быстрого расп ления прозрачность колбы уменьшаетс и качество лаМпы ухудшается. Предварительное спекание электродов в водороде производится при 1300 С в течение 10 мин, окончательное при в течение 3 мин. В результате получаются электроды плотной структуры, с прочно сцепленными раб чей и зажигающей частями. Предложенный электрод позволяет обеспечить в серийном производстве постоянство рабочих характеристик, при этом его конструкция и технология изготовления проще, чем извест8ных, соответственно ниже себестоимость. Производство предложенных электродов практически безотходное. Лампы с предложенными электродами имеют малый разброс параметров, их надежность повышается. Предложение делает возможным применение в качестве активирующего вещества в высокоинтенсивных кварцевых лампах соединений бария и других щелочноземельных металлов, что позволяет значительно уменьшить напряжение зажигания ламп без снижения их надежности. Предложенные электроды испытаны в нескольких типах импульсных газоразрядных ламп, при этом подтверждена эффективность их работы. Формула изобретения . 1. Электрод газоразрядного источника света, содержащий цилиндр из прессованного и спеченного порошка тугоплавкого металла, преимущественно вольфрама, состоящий из двух частей - рабочей, обращенной к разрядному промежутку, и зажигающей, содержащей активирующие присадки, и стержневой токоподвод, соединенный с указанным цилиндром, о тли чаю щ и и с я тем, что, с целью упрощения, повышения технологичности изготовления при одновременном увеличении механической прочности, рабочая часть содержит 5-10 вес.% двуокиси кремния, а заиигаюи ая - З-О вес.% соединений щелочноземельных металлов, включающих двуокись кремния, например алюмоси/вдката бария-кальция, а стержневой токоподвод начасти его длины, меньшей длины цилиндра, установлен внутри указанного цилиндра соосно с ним. 2.Электрод по п.1,отличаю щ и и с я тем, что диаметр цилиндра превышает диаметр токоподвода не менее, чем в 5 раз. 3.Электрод по пп. 1 и 2, о т личающийся тем, что длина зажигающей части составляет 0,,6 общей длины цилиндра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США If 2722626, кл. 313-3 6, 1935. 2.Патент Великобритании №1070377, кл.. Н 1 D, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР 252ТГ77,- кл. Н 01 J 9/02, 19ба. Г. Патент США W 1б85б5, л. 29-25.14, 1979.