DE2951741C2 - Elektrode für eine Entladungslampe - Google Patents
Elektrode für eine EntladungslampeInfo
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Description
6BaO + W- Ba.WC. + 3Ba.
Das Bariummetall trägt zwar auch zur Emission von Elektronen aus der Elektrode bei, ein Teil des Bariummetalls
wird jedoch in dem Entladungsraum zerstäubt und schlägt sich an der Innenwand des Entiadungsrohres
nieder. Dadurch kann eine Schwarztastung an den Enden des Entladungsrohres verursacht werden. Um die
Reduktion durch das Elektrodensubstrat zu verringern und damit das Zerstäuben des Bariummetalls zu vermindern,
wird herkönvnlicherweise Zirkonoxid beigefügt. Das Schwärzen der Röhrenenden kann durch Beigabe
von Zirkonoxid verringert werden, es kommt jedoch zu einer Beeinträchtigung der Elekironenemissionsaktivität
der Elektrode. Falls eine derartige Elektrode in einer Leuchtstofflampe verwendet wird, ist die Zündspannung
ungünstigerweise hoch.
Es ist somit Aulgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Elektrode der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Emittermalerial bei ausgezekLneter Elektronenemissionsaktivität
durch eine verbesserte Haftfestigkeit auf dem Elektrodensubstrat auch nach langer Gebrauchszeit einen hohen Lichtstrom der Lampe gewährleistet.
Diese Aufgabe wird bei einer Elektrode der eingangs genannten Art erlindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Emittermaterial aus 0,5 bis 90 Mol-·*', La2O, und 99,5 bis
10 Mol-% Y2O, besteht oder daß das Emittermaterial eine
Gesamtmenge von 1 bis 30 Mol-% La2O1 und Y2O1 enthält,
weiche im Mol Verhältnis von 1 :9 bis 19 : 1 vorliegen, und zusätzlich ein Barium-Strontium-Calciumwollramat
der Formel
Ba2JSrxCaWO,,,
wobei .v tür 0 bis 0.5 steht, und/oder Erdalkallmetalloxid,
welches mindestens Barlumoxid umlaßt, enthält.
Bevorzugte Ausführungslormen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Entladungslampen, in denen die erfindungsgemäße Elektrode verwendet werden kann, umfassen Insbesondere
Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, wie 7.. B. eine Quecksilberdampl-HochdruckenUadungslampe,
in die Quecksilber und ein Edelgas gefüllt sind; eine Natrlumdampf-Hochdruckeniladungslampe,
in die Quecksilber, ein Edelgas und Natrium gefüllt sind: eine Metalldampf-Entladungslampe,
in die Quecksilber, ein Edelgas und ein Metaühalogenld gefüllt sind; oder Niederdruckentladungslampen,
wie z. B. eine Leuchtstofflampe.
Fig. 1 zeigt als Draufsicht den Bau einer Metalldampl-Entladungslampe;
und
Fig. 2, 3 und 4 zeigen jeweils Schnittansichten von verschiedenen Elektrodenstrukturen der Metalldampf-Entladungslampe.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Metalldampf-Entladungslampe
erläutert. Die Metalldampf-Entladungslampe weist den in Fig. 1 gezeigten Bau auf.
Darin ist mit 1 ein Entladungsrohr aus einem transparenten Glas, in das Quecksilber, ein Edelgas und ein Metallhalogenid
eingefüllt sind, bezeichnet. Mit la und 2ö sind Elektroden bezeichnet, die an beiden Enden des Entladungsrohrs
aneinander zugewandt angeordnet sind und jeweils Ober die jeweiligen Molybdänfolien 3a, 36, weiche
an jedem Ende des Entladungsrohrs 1 eingeschmolzen sind, mit dem jeweiligen Leitungsdraht 4a, 46 verbunden
sind. 5 und 5 bezeichnen Hitzehalteschichten, die an jedem Ende des Leitungsrohrs I aufgetragen sind. 6 und
6 bezeichnen Trägerplatten, die an jedem Ende des Entladungsrohrs angeordnet sind und auf jeden der Rahmen
9, iO in der Weise aufgeschweißt sind, daß das Lichtbogenrohr 1 in einem äußeren Rohr 14 gehalten wird. Mit 7
ist ein bandförmiger Leitungsdraht bezeichnet, der den Leitungsdraht 4a mit dem Rahmen 9 verbindet. Mit U
ist eine Stromzuführung bezeichnet, die an den Rahmen 9 angeschweißt ist, und mit 12 die andere Stromzuführung
bezeichnet. Mit 8 ist ein bogenförmiger Draht bezeichnet, der den Leitungsdraht 46 mit der Stromzuführung
12 verbindet. Mit 13 ist ein Sockel bezeichnet, der an einem Ende des Außenkolbens angeordnet ist und
mit den Stromzuführungen 11 und 12 in Verbindung steht.
Aus F i g. 2 gehl hervor, daß jede der Elektroden la, Ib
einen Elektrodenkern 15 aus einem hitzebeständigen Metall, wie Wolfram, und eine innere Wendel 16 und
eine äußere Wendel 17, welche um den Elektrodenkern gewickelt sind, aufweist. Des weiteren weist die Elektrode
ein Emittermaterial 18 auf, das durch Auftragen auf die innere Wendel 16 und die äußere Wendel 17 und
durch Sintern bei hoher Temperatur gebildet wird.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern
den Effekt der Zusammensetzung des Emittermaterials 18.
IO
15
20
25
30 Vergleichsbeispiel 1
Es wird eine herkömmliche Ausführungsform beschrieben. Ein Wolframstab mit einem Durchmesser
von 0,9 mm wird als Elektrodenkern 15 verwendet und ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm
wird als innere Wendel 16 und äußere Wendel 17 verwendet, um das Elektrodensubstrat zu bilden. Ein nur
aus Yttriumoxid bestehendes Emittermaterial wird mit Nitrocelluloselack und Butylacetat vermischt. Die
Mischung wird 24 h in einer Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension herzustellen. Das Elektrodensubstrat
wird in die Suspension eingetaucht, um das Emittermaterial auf die innere Wendel 16 und die äußere Wendel 17
aufzutragen. Das Material wird getrocknet und in einer Argonaimosphäre bei 1800° C während 2 min gesintert,
um das Emittermaterial 18 auf dem Elektrodensubstrat zu binden. Die Elektroden 2a, 26, die mit dem Emittermaterial 18 beschichtet sind, werden zur Herstellung
einer 400-W-Metalldampf-Entladüngsv unpe verwendet.
Die Lampe ist mit einem Entiadungsronr ϊ ausgerüstet, das einen Innendurchmesser von 18 mm und einen Elektrodenabstand
von 44 mm aufweist und in das geeignete Mengen Quecksilber, Argon, Scandiumjodid und Natriumjodid
gefüllt sind. Es wird ein Lebensdauertest der 400-W-Metalldampf-Entladungslampe durchgeführt.
Nach 9000 Betriebsstunden beträgt die Aufrechterhaltung des Lichtstroms 5096.
Lanthanoxid wird mit Yttriumoxid in unterschiedlichen Molverhältnissen vermischt, um das Emittermaterial
18 zu bilden. Die Elektroden 2a, 26 werden durch Auftragen des Emittermaterials auf das Elektrodensubstrat
hergestellt. Unter Verwendung der Elektroden werden verschiedene 400-W-Metalldampf-EntladungsIampen
hergestellt. Die Lebensdauertests werden wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 beschrieben durchgeführt.. Die
Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
| Zusammensetzung des | Y2O, | Emittermaterials | Mol-«) | - La2O, | (0,3 | Mol-%) | Aufrechterhal |
| (MoI-*) | - La2O, | (0,5 | Moi-*) | tung des Licht | |||
| Y2O, | Moi-%) | - La2O, | (10 | Mol-96) | stroms nach | ||
| Y2O, | Mol-%) | -La2O, | (20 | Mol-96) | 9000 Betriebs | ||
| Y2O, | Mol-%) | - La2O, | (60 | Mol-%) | stunden (%) | ||
| VgIB. 1 | Y2O, | (100 | Mol-%) | - La2O, | (80 | Mol-%) | 50 |
| Beispiel | Y2O, | Mol-%) | - La2Oj | (83 | Mol-96) | ||
| 1-1 (Veigl.) | Y2O, | (99,7 | Mol-%) | 55 | |||
| 1-2 | Y2O, | (99,5 | Mol-«) | 60 | |||
| 1-3 | (90 | 68 | |||||
| 1-4 | (80 | 75 | |||||
| 1-5 | (40 | 65 | |||||
| 1-6 | (20 | 61 | |||||
| 1-7 | (17 | 56 | |||||
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Aufrechterhaltung des Lichtstroms bei den Metalldampf-Entladungslampen, f5
bei denen das Emittermaterial des Beispiels 1 verwendet wird, gegenüber der der Melalldampllampe, bei der nur
Yttriumoxid als Emiuermaterial 18 verwendet wird.
bemerkenswert überlegen ist
Als Grund dafür, warum die Aufrechterh;il<ung des
Lichtstroms bei dem Beispiel 1 gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 überlegen ist, wird folgendes angenommen.
Yttriumoxid hat einen hohen Schmelzpunkt. Wenn
es nach dem Auftragen auf das Elektrodensubstrat gesintert
wird, Ist die Adhäsion von Yttriumoxid als Emittermaterial 18 aut dem Elektrodensubstrat nicht stark genug
und das Emittermaterial 18 löst sich wahrend des Betriebs der Entladungslampe von dem Elekirodensubstrat
ab. Wenn, wie im herkömmlichen Fall, das Emittermaterial nur aus Yttriumoxid besteht, wird bei einem
Langzeltbetrieb der Lichtstrom verringert. Falls jedoch, wie bei Beispiel 1, als Emittermaterial 18 eine Mischung
aus Yttriumoxid und Lanthanoxid verwendet wird, bildet die Mischung eine teste Lösung oder eine Komplexvcrblndung
von Yttriumoxid und Lanthanoxid, wodurch der Schmelzpunkt erniedrigt wird. Folglich wird das Emittermaterial In hohem Maße auf dem Elektrodensubstrat
verteilt, wodurch die Adhäsion verbessert wird und dementsprechend das Ablösen des Emittermaterials in
der Entladungslampe verringert wird. AuT diese Welse
bleibt die ausgezeichnete Elekirnnenemlssionsaktivliät
des Yttriumoxids während einer langen Zeit erhalten, und es wird eine Entladungslampe geschaffen, die eine
geringere Beeinträchtigung des Lichlstromes aufweist.
Außerdem geht aus Tabelle 1 hervor, daß die optimalen Ergebnisse unter Verwendung einer Mischung
erreicht werden, der 0.5 bis 80 Mol-% Lanthanoxid einverleibt
sind. Falls der Gehalt an Lanthanoxid geringer als 0,5 Mol-% ist, ist der Effekt der Erniedrigung des
Schmelzpunktes zu gering, um das Material auf dem Elektrodensubstrat zu binden, und die Lichtstromerhaltung
ist geringer als 60'\>, was lediglich einen geringen Effekt hinsichtlich der Verbesserung der Aulrechterhaltung
des Lichtstroms bedeutet. Falls der Gehalt mehr als 80 Mol-"., ist, ist entsprechend der Anteil an Yttriumoxid,
das auf die Elektroden la. 2b aufgetragen wird, relativ geringer, und die Elektronenemissionsaktivität
wird verringert. Daher ist der Effekt hinsichtlich einer Verbesserung der Aufrechterhaltung des Lichtstroms
unvorteilhafterweise gering.
In Beispiel 1 wurde Yttriumoxid als Emittermaterial verwendet. Es ist jedoch auch möglich, der Mischung
eine geringe Menge Wolfram- und/oder Molybdänpulver beizufügen.
In Beispiel 1 wies die Elektrode die in Fig. 2 gezeigte
Struktur auf. Die Struktur der Elektrode ist jedoch nicht auf diese genannte Ausführungsform beschränkt und
kann auch beispielsweise die in Fig. 3 gezeigte Struktur aufweisen. Dabei ist die innere Wendel 16 auf einen
Elektrodenkern 15 mit einem großen Steigungsfaktor gewickelt und bildet dadurch Hohlräume, während die
äußere Wendel 17 dicht auf die innere Wendel gewickelt ist, und wobei so das Elektrodensubstrat gebildet wird.
Das Emittermaterial 18 wird in die Zwischenräume in dem Elektrodensubstrat gefüllt. Die Elektrode kann auch
die in Fig. 4 gezeigte Struktur haben, wobei nur eine innere Wendel 16 auf den Elektrodenkern 15 gewickelt
ist, um das Elektrodensubstrat zu bilden, und wobei das Emittermaterial 18 auf das Elektrodensubstrat aufgetragen
ist.
Bei den Beispielen wurde Scandiumjodid und Natriumjodid in das Entladungsrohr der Metaildampf-Entladungslampe
gefüllt. Es ist jedoch auch möglich, die vorliegende Erfindung auf Metalldampf-Entladungslampen
anzuwenden, in die andere Halogenide, wie Dysprosiumjodid, Thalliumjodld und Indiumjodid. eingelullt sind.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungslorm weisen die unter Verwendung des Emitiermaterials hergestellten
Elektroden in einer Metalldampl-Entladungslampe eine bemerkenswert überlegene Adhäsion des
Emittermaterials auf dem Elektrodensubstrat auf. Die Elektronenemissionsaktivität wird während einer langen
Lebensdauer In hohem Maße aufrechterhalten. Die Beeinträchtigung des Lichtstroms ist gering und die
Ό Lampe hat eine lange Lebensdauer.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungslorm der Elektrode anhand einer Quecksilberdampl-Hochdruckcntladungslampe
durch einige Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.
Vergleiehsbeispiel 2
Bei dem Vergleiehsbeispiel wird ein Wolframstab mit einem Durchmesser von 1,2 mm als Elektrodenkern 15
verwendet und ein Wollramdraht mit einem Durchmesser
von 0,6 mm als innere Wendel 16 und äußere Wendel 17 eingesetzt, um das Elektrodensubstrat zu bilden. Ein
Emillermaterial 18 aus einer Mischung von 15,2 Mol-%
Barium-Strontlum-Calciumwollramat (Ba1 gSr02CaWO6),
76,3 Mol-l\. Berylliumoxid (BeO) und 8,5 Mol-% Yttriumoxid
(YjOi) wird mit Nitrocelluloselack und Butylacetat verinlscht. Die Mischung wird während 24 h in einer
Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension herzustellen. Das Elektrodensubstrat wird in die Suspension eingetaucht,
um das Emittermaterial auf das Elektrodensubstrat aufzutragen. Dieses wird getrocknet und in einer
Argonatmosphäre 2 min bei 1700° C gesintert, um das Emiltermaierial 18 aut das Elektrodensubstrat zu binden.
Die Elektroden la, Ib, die mit dem Emittermaterial 18
beschichtet sind, werden zur Herstellung einer 400-W-Quecksilberdampl-Hochdruckentladungslampe
verwendet. Die Lampe 1st mit einem Entladungsrohr 1 ausgerüstet, das einen innendurchmesser von IS mm und einem
Elektrodenabstand von 70 mm aufweist und in das geeignete Mengen Quecksilber und Argon zur Zündung
gefüllt sind. Die Lampen werden in Zyklen von 15 min AN und 15 min AUS betrieben. Nach 50 Intervallen und
nach 6000 Intervallen wird die Aufrechterhaltung des Lichtstroms gemessen. Nach 50 Intervallen beträgt die
Aufrechterhaltung des Lichtstroms %6%. An der Innen-
wand des Entladungsrohres findet man eine schwarze Ablagerung. Durch eine Analyse der schwarzen Ablagerung
lassen sich Beryllium- und Bariumkomponenten nachweisen. Nach 6000 Intervallen beträgt die Aufrechterhaltung
des Lichtstroms 70%.
Lanthanoxid (La2Oi) und Yttriumoxid (YjOt) werden
mit Barium-, Strontium- und Calciumwolframat (Ba18Sr03CaWO6) in unterschiedlichen Molverhältnissen
vermischt, um das jeweilige Emittermaterial 18 zu bilden. Die Elektroden la, Ib werden durch Auftragen des
Emittermaterials auf das Elektrodensubstrat hergestellt. Unter Verwendung der Elektroden werden verschiedene
400-W-Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen
hergestellt und die Lebensdauertests wie im Vergleiehsbeispiel 2 durchgeführt. Die Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
hergestellt und die Lebensdauertests wie im Vergleiehsbeispiel 2 durchgeführt. Die Ergebnisse der Lebensdauertests sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
(Mol-%)
BeO
La2O,: Y1O,
(Molver-
hältn.)
| VgIB. 2 | 15,2 | - | 8,5 |
| Belsp. | |||
| 2-1 (Vergl.) | 15.2 | 4,8 | 80,0 |
| 2-2 | 15,2 | 8,5 | 76,3 |
| 2-3 | 15,2 | 21,2 | 63,6 |
| 24 | 15,2 | 70,7 | 14,1 |
| 2-5 | 15,2 | 80,6 | 4,2 |
| 2-6 (Vergl.) | 15,2 | 81,4 | 3,4 |
76.3
1 :17
1:9
1 :3
5: 1
19:1
24:1
Aufrechterhaltung des Lichtstroms {%)
nach 5Ü nach όϋΰϋ
| VgIB. 2 | 86,0 |
| Belsp. | |
| 2-1 (Vergl.) | 91,0 |
| 2-2 | 95,0 |
| 2-3 | 98,0 |
| 24 | 96,0 |
| 2-5 | 93,0 |
| 2-6 (Vergl.) | 90,0 |
70,0
65,0
76,0
80,0
78,0
74,0
64,0
76,0
80,0
78,0
74,0
64,0
Aus Tabelle 2 geht hervor, daß bei den Lampen, bei denen das Emittermaterial 18 La2Oi, Y2O1 und
Ba18Sr02CaWO6 umfaßt, die Aulrechterhaltung des
Lichtstroms (nach 50 Intervallen) der des herkömmlichen Emlttermaterlals überlegen Ist, welches BeO und
Y2O, enthält. Falls das Molverhältnis von La2O,: Y2O,
In einem Bereich von 19: 1 bis ! :9 liegt, tsi die Aufrechterhaltung
des Lichtstroms nach 6000 Intervallen der des herkömmlichen Materials überlegen.
Als Grund für diese Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial
18 wird aus BeO und Y2O, eine feste Lösung gebildet, wodurch die Adhäsion in dem Elektrodensubstrat verbessert
wird und die Bildung einer aktiven Bariumkomponente beim Betrieb auf einer angestrebten Menge
gehalten wird. Das Emittermaterial 18 wird jedoch auf das Elektrodensubstrat aufgetragen und getrocknet und
auf das Substrat durch Sintern bei hoher Temperatur gebunden. Dabei reagiert das BeO in der festen Lösung
teilweise mit dem Wolframat in dem Emittermaterial 18 unter Bildung von Komplexverbindungen mit relativ
niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. BeO ■ 3BaO. Wenn der Ansatzpunkt des Lichtbogens auf den Bereich verschoben
wird, in dem sich auf der Elektrode die Komplexverbindungen ausgebildet haben, werden die Komplexverbindungen
plötzlich auf hohe Temperaluren erhitzt. Dabei verdampfen Be und Ba selektiv und schlagen
sich auf der Innenwand des Entladungsrohrs nieder. Daher wird während der Anfangsphase des Betriebs eine
Beeinträchtigung des Lichtstroms bewirkt.
Wenn andererseits das Emittermaterial 18 verwendet wird, das La2O3 und Y2Oi einschließt, bilden La2Oj und
Y2O3 eine feste Lösung oder eine stabile Komplexverbindung.
Außerdem sind La2O1 und Y2O, gegenüber Wolframat
nicht reaktiv. Die Blldurfg von aktivem Barium aus dem Emiitermaterial 18 wird bei einer angestrebten
Menge gehalten und bleibt während der Anfangsphase und während des Langzeitbetriebs in einem stabilen
Zustand. Die Aufrechterhaltung des Lichtstroms ist während der Lebensdauer der Lampe stabil.
Wie oben beschrieben, ist der oben erwähnte hllekt bemerkenswert, wenn das Molverhältnis von La2O, zu Y2O1 in einem Bereich von 19 : 1 bis 1 :9 liegt. Falls das Molverhältnis von La2O1 zu Y2O1 größer als 19 : 1 Ist, ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat ist beeinträchtigt. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms nach 6000 Intervallen geringfügig niedriger als die bei dem herkömmlichen Material. Falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O, geringer als 1:9 ist, ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat beeinträchtigt. Nach 6000 Intervallen ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms geringer.
Wie oben beschrieben, ist der oben erwähnte hllekt bemerkenswert, wenn das Molverhältnis von La2O, zu Y2O1 in einem Bereich von 19 : 1 bis 1 :9 liegt. Falls das Molverhältnis von La2O1 zu Y2O1 größer als 19 : 1 Ist, ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat ist beeinträchtigt. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms nach 6000 Intervallen geringfügig niedriger als die bei dem herkömmlichen Material. Falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O, geringer als 1:9 ist, ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an das Elektrodensubstrat beeinträchtigt. Nach 6000 Intervallen ist die Aufrechterhaltung des Lichtstroms geringer.
Bei den Beispielen wurden die Effekte anhand von FiU-len
demonstriert, bei denen Barium-Strontium-Calclumwolframat in gleichen Mol-*>-Gehalten vorlag wie bei
dem herkömmlichen Material. Ähnliche Effekte können jedoch selbst dann erreicht werden, wenn das Wolframat
mit verschiedenen Mol-%-Gehalten vorliegt. Der Effekt kann auch dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial
18 eine geringe Menge AI2O1, SiO2 oder Wolfram
beigegeben ist.
Bei einer nachfolgend beschriebenen weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Emittermaterial aus
einer Mischung von Barlumoxid, Calciumoxid, Lanihanoxid
und Yttriumoxid verwendet. Diese Ausführungsform wird anhand einer Elektrode einer Quecksllberdampf-Hochdruckentladungslampe
durch einige Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutert.
50 Vergleichsbeispiel 3
Bei dem Vergleichsbelspiel wird ein Wolframstab mit
einem Durchmesser von 1,2 mm als Elektrodenkern 15 verwendet und ein Wolframdraht mit einem Durchmesser
von 0 ί mm als innere Wendel 16 und als äußere Wendel 17 verwendet, um das Elektrodensubstrat zu bilden.
Ein Emittermaterial 18 aus einer Mischung von 42,3 Mol-% BaO, 16,5 Mol-% CaO. 37,1 Mol-% BeO und 4,1
Mol-% Y2O, wird mit Nitrocelluloselack und Butylacetat
vermischt. Die Mischung wird 24 h in einer Kugelmühle gemahlen, um eine Suspension herzustellen. Das Elektrodensubstrat
wird in die Suspension eingetaucht, um das Emittermaterial auf das Elektrodensubstrat aufzutragen.
Dieses wird getrocknet und In einer Argonatmo-
6d Sphäre 2 min bei 1700° C gesintert, um das Emiuermaterial
18 an das Elektrodensubstrat zu binden. Die Elektroden 2c, Ib, die mit dem Emittermaterial 18 beschichtet
sind, werden zur Herstellung einer 400-W-Quecksilber-
dampf-Hochdruckentladungslampe verwendet. Die
Lampe ist mit einem Entladungsrohr 1 ausgerüstet, das einen Innendurchmesser von 18 mm und einen Elektrodenabstand
von 70 mm aufweist und In das geeignete Mengen Quecksilber und Argon zum Zünden eingelullt
sind. Wie in Vergieichsbeispiel 2 beschrieben, werden Lebensdauertest« durchgeführt, und die Aurrechterhaltung
des Llchtstrcms wird nach 50 und 6000 Intervallen gemessen. Nach 50 Intervallen ist die Autrechterhaltung
des Lichtstroms 85%. An der Innenwand des Entladungsrohrs wird eine schwarze Ablagerung beobachtet. Bei
einer Analyse der schwarzen Ablagerung findet man Beryllium- und Barlumkomponenten. Nach 6000 Intervallen
beträgt die Aufrechterhaltung des Lichtstroms 62%.
Bariumoxid (BaO), Calciumoxid (CaO) als Erdalkalimetalloxide
und Lanthanoxid (La2Oi) und Yttriumoxid
(YjOi) werden in verschiedenen Verhältnissen vermischt,
um das jeweilige Emittermaterial 18 zu bilden. Die Elektroden la, Ib werden durch Auftragen des Emittermaterials
auf das Elektrodensubstrat hergestellt. Unter ίο Verwendung der Elektroden werden verschiedene 400-W-Quecksilberclampl-Hochdruckentladungslampen
hergestellt und wie in dem genannten Vergleichsbeispiel Lebensdauertests durchgeführt. Die Ergebnisse der
Lebensdauertests sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
15
(Mol-%)
BaO CaO La2O, Y1O,
| VgIB. 3 | 42,3 | 16.i | - | 4,1 |
| Beispiel | ||||
| 3-1 (Vergl.) | 42,3 | 16,5 | 3,2 | 38,0 |
| 3-2 | 42,3 | 16,5 | 4,2 | 37,0 |
| 3-3 | 42,3 | 16,5 | 10,3 | 30,9 |
| 3-4 | 42,3 | 16,5 | 36,0 | 5.2 |
| 3-5 | 42,3 | 16,5 | 39,1 | 2,1 |
| 3-6 (Vergl.) | 42,3 | 16,5 | 39,4 | 1,8 |
BeO
37,1
La2O, : Y,O,
(Molver-
haltn.)
1 : 12
1 :9
1 :3
7:1
19: 1
22: 1
Tabelle 3 (Fortsetzung)
Aufrechterhaltung des Llchtstroms (%)
nach 50 nach 6000
| VgIB. 3 | 85,0 | 62.0 |
| Beispiel | ||
| 3-1 (Vergl.) | 90,0 | 58,0 |
| 3-2 | 93,0 | 69,0 |
| 3-3 | 97,0 | 73,0 |
| 3-4 | 95,0 | 70,0 |
| 3-5 | 92,0 | 67.0 |
| 3-6 (Vergl.) | 89,0 | 56.0 |
Aus Tabelle 3 geilt hervor, daß die Aulrechterhaltung des Lichtstroms (nach 50 Intervallen) bei den Lampen,
bei denen das Emittermaterial 18 verwendet wurde, welches La-O, und Y2Oi umfaßt, gegenüber der des herkömmlichen
Emittermaterials, in dem BeO und Y2Oi
eingeschlossen sind, überlegen ist. Falls das Molverhältnis von La2Oi zu Y3O, in einem Bereich von 19:1 bis
1 :9 liegt, ist die Aufrechterhaltung des Llchtstroms nach 6GO0 Intervallen, verglichen mit der des herkömmlichen
Materials, überlegen.
Als Grund für diese Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial
18 wird durch BeO und YjO, eine feste Lösung gebildet, wodurch die Adhäsion an das Elektrodensubstrat verbessen
wird und die Bildung einer aktiven Bariumkomponente während des Betriebs bei einer angestrebten Menge
gehalten wird. Das Emittermaterial 18 wird jedoch auf das Elektrodensubstrat aufgetragen, getrocknet und auf
das Substrat durch Sintern bei hoher Temperatur gebunden. Das BeO in der festen Lösung reagiert dabei teilweise
mti BaO in dem Emittermaterial 18 unter Bildung
von Komplexverbindungen mit relativ niedrigem Schmelzpunkt, wie z. B. BeO · 3BaO. Falls der Ansatzpunki
des Lichtbogens (Brenntleck) sich in eine Position verschiebt, an der sich auf der Elektrode die Komplexverbindungen
gebildet haben, werden die Komplexverbindungen plötzlich aul hohe Temperaturen erhitzt,
wobei Be und Ba selektiv verdampfen und sich an der Innenwand des Entladungsrohrs niederschlagen.
Dadurch wird die Beeinträchtigung des Lich'stroms während
der Anfangsphase des Betriebs bewirkt. Wenn andererseits das Emittermaterial 18. das La2Oi und Y2Oi
umfaßt, verwendet wird, bilden La2O, und Y2O, eine
feste Lösung oder eine stabile Komplexverbindung. Außerdem sind La.O, und Y2O, gegenüber BaO nicht
reaktiv. Daher wird die Bildung des aktiven Bariums aus dem Emittermaterial 18 bei einer angestrebten Menge
gehalten und bleibt während der Anfangsphase und während des Langzeitbetriebs in einem stabilen Zustand. Die
Aufrechterhaltung des Lichtstroms ist während der gesamten Lebensdauer der Lampe stabil.
Wie oben beschrieben, ist der erwähnte Effekt bemerkenswert, falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O5 in
einem Bereich von 19:1 bis 1 :9 liegt. Wenn das Molverhältnis
von La2O, zu Y2O, größer als 19: 1 ist, ist der
Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials 18 an dem Elektrodensubstrat
1st beeinträchtigt. Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, ist die Aufrechterhaltung des Llchtstroms nach 6000 Intervallen
geringfügig niedriger als die bei dem herkömmlichen Material. Falls das Molverhältnis von La2O, zu Y2O3
weniger als 1:9 ist, ist der Schmelzpunkt der festen Lösung zu hoch und die Adhäsion des Emittermaterials
f* 18 an das Elektrodensubstrat beeinträchtigt. Die Aufrcchterhaltung
des Lichtstroms nach 6000 Intervallen ist
geringer. ,
Bei den genannten Beispielen wurde der En'ekt an sol-
<J I /
chen Fä"en demonstriert, bei denen BaO und CaO in den
gleichen Molprozentmengen vorlagen wie bei dem herkömmlichen Material. Ein ähnlicher Effekt kann jedoch
"uch dann eneicht werden, wenn die Molprozentmenge
von BaO oder CaO unterschiedlich ist. Bei den gezclg'.en Fällen wurde BaO und CaO als Erdalkalimetalloxid beigelügt.
Bei dieser Ausführungsform genügt es, wenn wenigstens BaO ais Erdalkalimetalloxid enthalten ist.
Das heißt, das Erdalkalimetalloxid kann nur BaO sein oder eine Kombination von BaO und SrO oder eine Kombination
von BaO. CaO und SrO. Der Effekt kann selbst dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial 18 eine
kleine Menge Al-Oi, SiO; oder Wollram beigefügt ist.
Im folgenden soll eine weitere Auslührungsform der Erfindung anhand einer Leuchtstoltlampe durch einige
Beispiele und Verglcichsbeispiele erläutert werden.
Vergleichsbeispiel 4
Bei dem Yergleichsbeispiel wird eine 40-W-Leuchtstoltlampe
hergestellt. Die Lampe ist mit Elektroden ausgerüstet,
die mit einem aus 40 Mol-'\> BaO. 30 Mol-%
SrO, 26 Mol-'v CaO und 4 MoI-1V. ZrO. bestehenden
Emittermaierial beschichtet sind. Die Elektrode wird folgendermaßen
hergestellt. Zlrkonoxid wird mit Bariumcarbonat. Strontiumcarbonat und Calciumcarbonat vermischt
und dieser Mischung wird in einer Kugelmühle Nitrocelluloselack und Butylacetat zugemischt, um eine
Suspension herzustellen. Die Suspension wird auf eine Doppelwendel oder eine Trippelwendel aus Wolfram aufgetragen
und während des Pumpv..-rgangs erhitzt.
Mit der 40-W-Leuchtstofllampe wird ein Lebensdauertest
durchgeführt. Die Zündspannung bei O0C beträgt
160 V und die Aulrechlerhaltung des Lichtstroms nach 3000 Betriebsstunden beträgt 85 V
Beispiel 4
Es werden jeweils 40-W-LeuchtstoHlampen hergestellt.
Es werden jeweils 40-W-LeuchtstoHlampen hergestellt.
Aus Tabelle 4 geht hervor, daß die Aufrechlerhaltung des Lichtstroms bei den Leuchtstofflampen, bei denen
das Emlttermalerial verwendet wird, welches 10 bis 90 MoI-1V. La2O, und 90 bis IO MoI-1Vi Y2Oi umtaßt, verglichen
mit der des herkömmlichen Emittermaterials, welches ZrO- umfaßt, bemerkenswert überlegen 'st.
Als Grund für die unterschiedlichen Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen
Emittermaterial verhindert ZrO2 eine Reaktion von BaO
ίο mit Wolfram des Elektrodensubstrats und bekämpft so
die Bildung von Ba. Dadurch kann ein Zerstäuben von Ba in dem Entladungsraum vermindert werden, jedoch
reicht diese Maßnahme nicht aus, und Ba wird allmählich während der Lebensdauer der Lampe an den Enden
d;s Rohrs abgelagert und bewirkt so eine Verfärbung. Im Gegensatz dazu wird nun bei dem Emittermaterial La2Oi
und Y2Oi anstelle der Bariunikomponente verwendtt.
Sowohl La2Oi als auch Y2Oi weisen Hitzebeständigkeit
und gute Emittereigenschaften auf. Wenn die beiden Substanzen La2Oi und Y3Oi kombiniert werden, bildet
sich ein Mischkristall oder eine Komplexverbindung, wodurch die Emittereigenschalt verbessert wird. Daraus
ergibt sich, daß die Kombination von La2Oi und Y2Oi im
wesentlichen die gleiche Emittereigenschalt für Elektro nen aufweist, wie das herkömmliche Material, obwohl
ein Erualkalimetalloxid, wie BaO, nicht beigelügt ist.
Daher ist die Zündspannung bei der Leuchtstofflampe, die die genannte Kombination verwendet, nicht schlechter
als die der herkömmlichen Leuchtstoltlampe mit dem bekannten Emittermaterial.
Bei der Kombination von La2Oi und Y2Oi verläuft die
Elektronenemission wie die Elektronenemission eines Halbleiters. Es wird nicht, wie bei dem herkömmlichen
Material, wahrend des Betriebs elementares Metall in dem Entladungsraum zerstäubt. Daher wird auch an den
Enden des Rohrs keine Verfärbung bewirkt. Der Effekt kann auch erreicht werden, wenn dem
Die Lampen sind mit Elektroden ausgerüstet, die mit genannten Ernittermaterial eine geringe Menge AI2
einem Emittermaterial beschichtet sind, das aus La2Oi
und Y-Oi in jeweils den in Tabelle 4 angegebenen Verhältnissen besteht. Wie bei dem Vergleichsbeispiel
beschrieben, werden Lebensdauertests durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
| Bei- Zusammensetzung des | Aufrechterhalt. |
| spiel Emlttermaterlals | d. Lichtstroms |
| (Mol-%) | nach 3000 Be |
| triebsstunden | |
| (*) |
4-1 Y2O3 (95MoI-^)-La2O. (7 Mol-%) 85
4-2 Y2O3 (90 MoI-^)-La2O3 (10 Mol-*) 87
4-3 Y2O1 (75 Mol-96) - La2O, (25 Mol-56) 95
4-4 Y2O3 (10 Mol-96) - La2O3 (90 Mol-«) 89
4-5 Y2O3 (7 Mol-%)-La2O3 (93 Mol-96) 85
SiO2. ZrO2 oder Wolfram beigefügt Ist. Bei den Beispielen
wurden als Emittermatcrial die Oxide beschrieben.
Der Effekt kann jedoch auch erreicht werden, indem man eine Verbindung verwendet, die, wie beispielsweise
ein Carbonat, thermisch in das Oxid umwandelbar ist, und diese Verbindung zur Umwandlung in dr>
Oxid erhitzt.
Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform erläutert. Das Vergleichsbeispiel ist dasselbe wie das
oben erwähnte Vergleichsbeispiel 4. La2Oi und Y2O1 werden
mit Barium-Strontium-Calciumwolframat (Ba1-8Sr0-2-CaWO6)
in unterschiedlichen Verhältnissen kombiniert und als Emittermaterial eingesetzt.
Es wird jeweils eine 40-W-Leuchtstofflampe hergestellt,
die mit Elektroden ausgerüstet ist, welche mit dem jeweiligen in Tabelle 5 aufgeführten Emittermaterial
beschichtet sind. Die Lebensdauertests werden gemäß Beispiel 4 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5
zusammengestellt.
Tabelle 5
Beispiel
Beispiel
(MoI-SS)
U2O1:
YjO1
(Molverhältn.)
Gesamtmenge an
La2O1 u.
Y2O,
(Mol-üs)
5-1 (Vergl.)
5-2
5-3
5-4
5-5
5-6 (Vergl.)
5-7 (Vergl.)
5-8
5-9
5-10 (Vergl.)
Tabelle 5 (Fortsetzung)
90
90
90
90
90
90
99,4
99
70
65
0,8
1,0
2,5
9,0
9,5
9,6
0,15
0,25
7,5
8,8
Zündspannung
bei 0° C
(V)
Aufrechterh. d. Llchtstroro"=-.
nach 3000 Betriebsstunden
5-1 (Vergl.)
5-6 (Vergl.)
5-7 (Vergl.)
5-10 (Vergl.)
160
155
150
150
155
160
160
155
155
170
155
150
150
155
160
160
155
155
170
85 87 95 90 85 85 72 87 85 70
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, sind die Zündspannungen niedriger und die Aurrechterhaltung des Liehtstroms
ist jeweils, verglichen mit herkömmlichem Emittermaterial, verbessert, wenn das Emittermateria!
Ba1 ,Sr02CaWO6 und La2O, sowie Y2O, in einem Molverhältnis
von La2O,: Y2O. von 19 : 1 bis 1 : 9 umfaßt und 1
bis 30 Mol-% eines Gehalts an La2O, und Y2O, verwendet
werden.
Als Begründung Tür diese Eigenschaften wird folgendes
angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial verhindert ZrO2 eine Reaktion von BaO mit Wolfram
des Elektrodensubstrats und bekämpft so die Bildung von Ba, wodurch ein Zerstäuben von Ba In dem
Entladungsraum verringert werden kann. Es wird jedoch die Austrittsarbeit des Emittermaterials vergrößert,
wodurch eine höhere Zündspannung der Leuchtstofflampe verursacht wird. Im Gegensatz dazu wird nun als
Emittermaterial La2O, und Y2O, verwendet. Sowohl
La2O, als auch Y2O, sind hitzebeständig und weisen eine
gute Emittereigenschaft auf. Wenn die beiden Oxide La2O, und Y2O, vereinigt werden, bildet sich ein Mischkristall
oder eine Köfnplexverblndung, wodurch die
Emittereigenschaft verbessert wird. Durch die Kombination von La2O1-Y2O, mit Ba1 ,Sr02CaWO6 wird die EmItlereigenschaft
des Ba18Sr02CaWO6 durch Zusatz von
La2Oi-Y2O, welter verbessert. Die Zündspannung der
Leuchtstofllampe kann daher erniedrigt werden und die Beeinträchtigung des Liehtstroms kann vermindert werden.
Wie oben erwähnt, wird Tür das Molverhältnis von
9,2
9,0
7,5
1,0
0,5
0,4
0,45
0,75
22,5
26,2
9,0
7,5
1,0
0,5
0,4
0,45
0,75
22,5
26,2
1:12
1:9
1:3
9:!
19:1
24:1
1:3
1:3
1:3
1:3
1:9
1:3
9:!
19:1
24:1
1:3
1:3
1:3
1:3
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
0,6
30
35
La2O, und Y2O, ein Bereich von 19: 1 bis 1 :9 gewählt,
da die angestrebte Verbesserung der Emittereigenschaft der Kombination von La2O, und Y2O, außerhalb des
genannten Bereichs nicht beobachtet wird. Es werden 1 bis 30 Mol-% der Gesamtmenge an La2O, und Y2O, verwendet.
Falls die Gesamtmenge weniger als 1 Mol-% beträgt, ist der Effekt von La2Oi-Y2O1 auf die Verbesserung
der Emittereigenschaft nicht groß genug und die Zündspannung der Leuchtstofflampe ist hoch. Falls der
Gehalt mehr als 30 Mol-% beträgt, ist der Gehalt an Ba, ,Sr02CaWO6 als Quelle von Ba relativ klein und die
Emission von Elektronen ist nicht ausreichend. In diesem Fall wird an den Enden des Rohrs eine Schwarzfärbung
bewirkt. Bei den Beispielen wurde Ba1 gSr0JCaWO6
als Barium-Strontium-Calciumwolframat verwendet. Der Effekt kann jedoch auch erreicht werden, indem man
andere Wolframate der Formel
Ba2_,SrfCaWO6 U = 0 bis 0,5)
verwendet. Der Effekt kann selbst dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial eine geringe Menge AI2O,,
SlO.., ZrO2 oder Wolfram beigefügt ist. Bei den Beispielen
wurde als Emittermaterial Wolframat, Lanthanoxid und Yttriumoxid verwendet. Der Effekt kann jedoch
auch erreicht werden, indem man eine Verbindung einsetzt, welche, wie z. B. eine Mischung aus Bariumcarbonat,
Strontiumcarbonat und Calciumcarbonat mit Wolframoxid und La2O, und Y2O,, in die genannte Verbindung
überführt werden kann. Indem man sie zur
Umwandlung in das oben erwähnte Emittermaterial erhitzt. Bei dieser Ausführungsform wird ein aus
Barium-Strontium-Calciumwolframat (Ba2-1Sr1CaWO6; .v
= 0 bis 0,5) und Lanthanoxid und Yttriumoxid bestehendes Emittermaterlal verwendet, um eine Leuchtstofflampe
zu schaffen, die eine niedrigere Zündspannung aufweist und an den Enden des Rohrs eine geringere
Schwarzlärbung zeigt.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform
beschrieben. Das Vergleichsbeispiel Ist dasselbe wie Verglelchsbeisplel
4. La2Oi und YjOi werden mit einem Tripeloxid
von BaO, SrO und CaO In unterschiedlichen Verhältnissen zur Bildung des jeweiligen Emittermaterials
kombiniert. Es wird jeweils eine 40-W-Leuchtstofflampe hergestellt, deren Elektroden mit dem jeweiligen, in
Tabelle 6 gezeigten Emittermaierial beschichtet sind. Die
Lebensdauertests werden wie bei der oben beschriebenen Auslührungsfomi durchgeführt. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 6 zusammengestellt.
Ϊ5
Tabelle 6
Beispiel
(Mol-SS)
La2O1:
Y2O,
(MoI-verh.)
Gesamtmenge an
La2Oj u.
Y2O1
(Mol-96)
6-1 (Vergl.)
6-2
6-3
64
6-5
6-6 (Vergl.)
6-7 (Vergl.)
6-8
6-9
6-10 (Vergl.)
37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 41,4 41,2 29,2 27,1
28,
28.
28,
28,
28,
28,
31,1
31,0
21,9
20,3
24,4 24,4 24,4 24,4 24,4 24,4 26,9 26,8 18,9 17,6
0,8
1,0
2,5
9,0
9,5
9,6
0,15
0,25
7,5
8,8 9,2
9,0
7,5
1,0
0,5
0,4
0,45
0,75
22,5
26,2
9,0
7,5
1,0
0,5
0,4
0,45
0,75
22,5
26,2
1:12
1:9
1:3
9:1
19:1
24:1
1:3
1:3
1:3
1:3
1:9
1:3
9:1
19:1
24:1
1:3
1:3
1:3
1:3
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
0,6
30
35
Tabelle* (Fortsetzung)
Zündspannung
bei 0" C
(V)
Aufrechterh. des Lichtstroms nach 3000
Belriebsstunden
6-1 (Vergl.)
6-6 (VergU
6-7 (Veigl.)
6-10 (Vergl.)
160
155
140
145
155
160
160
155
155
170
85 86 92 88 85 85 70 85 85 70
Aus den in Tabelle 6 gezeigten Beispielen geht hervor,
daß die Molverhältnisse von Ba, Sr und Ca in dem Emiltermaterial jeweils gleich sind, und zwar 1 :0.75 :0,65.
Aus Tabelle 6 wird deutlich, daß die Zündspannung niedriger ist und die Aufrechterhaltung des Lichtslroms
verbessert ist, verglichen mit dem herkömmlichen Emittermaterial, welches ZrO2 enthält, wenn das Emitteirmaterial
La2Oi und Y2Oi in einem Molverhälinis von La2Oi
zu Y2O, von 19:1 bis 1:9 umfaßt und 1 bis 30 Mol-%
eines Gehalts von La2Oi und Y2Oi verwendet werden.
Zur Begründung dieser Eigenschaften wird folgendes angenommen. Bei dem herkömmlichen Emittermaterial
verhindert ZrO2 eine Reaktion von B;iO mil Wolfram des
Elektrodensubstrats und bekämpft so die Bildung von Ba, wodurch ein Zerstäuben von Ba in dem Entladungsraum vermindert werden kann. Die Austrittsarbeit des
Emiitermaterials wird jedoch erhöht und bewirkt so eine
höhere Zündspannung der Leuchtstofflampe. Im Gegensatz dazu werden nun bei dem Emiuermaterial sowohl
La2Oi als auch Y2Oi verwendet. Sowohl La2O, als auch
Y2O, sind hitzebeständig und weisen gute Eigenschaften
als Emitter auf. Wenn die beiden Oxide La2O, und Y2O,
kombiniert werden, bildet sich ein Mischkristall oder eine Komplexverbindung, wodurch die Emittereigenschalt
verbessert wird. Als Ergebnis der Kombination von La2Oi-Y2Oi mit dem Erdalkalimetalloxid, wie BaO,
vermindert sich die Reaktion des BaO mit dem Elektrodensubstrat und es tritt eine Verbesserung bei der Emittereigenschaft
auf. Die Zündspannung der Leuchtstofflampe kann daher erniedrigt werden und die B-:einträchtigung
des Lichtstroms kann vermindert werden. Wie oben beschrieben, werden La2Oi und Y2O1 in einem
Bereich der Molverhältnisse von 19:1 bis 1:9 kombiniert,
da die angestrebte Verbesserung der Emittereigenschaft der Kombination von La2O, und Y2Oi außerhalb
des genannten Bereichs nicht beobachtet wi.-d.
Vorzugsweise werden 1 bis 30 Mol-'\, der Gesamtmenge
von LajOi und Y2Oi eingesetzt. Wenn die
Gesamtmenge geringer als I MoI-1V. ist. ist der Effekt von
La2Oi-Y2Oi zur Verbesserung der Emittereigensehalt
nicht groß genug und die Zündspannung der Leuchtstofflampe ist hoch. Falls der Gehalt mehr als 30 Mo!-"..
beträgt, tritt ein zu großer Effekt hinsichtlich der Reduktion der Reaktion auf und die Elektronenemission ist
ungenügend. Außerdem wird an den Enden des Rohrs eine Schwarzlärbung bewirkt.
Bei den Beispielen werden die Erdalkalimetalloxidc von Ba, Sr und Ca in Molverhältnissen von I : 0,75 : 0,65
mit La2O, und Y2Oi kombiniert. Der Effekt kann jedoch
auch erreicht werden, indem man die Erdalkalimctalloxide in anderen Molverhälinisscn einsetzt oder indem
man Kombinationen von BaO und SrO oder von BaO und CaO oder nur BaO verwendet. Der Effekt kann
selbst dann erreicht werden, wenn dem Emittermaterial eine geringe Menge AI2Oi. SiO2, ZrO2 oder Wolfram bci-
50 gelugt ist.
Bei den Beispielen wurden die Oxide für das Emittermaterial verwendet. Der Effekt kann jedoch auch
erreicht werden, indem man eine Verbindung einsetzt, die, wie z. B. Carbonate, in die Oxide überführbar ist,
Indem man z. B. die Mischung von Erdalkalimetallcarbonaten,
La2Oi und Y2Oi auf dem Elektrodensubstrat aulträgt
und es zur Überführung der Carbonate in die Oxide erhitzt. Bei dieser Auslührungsform wird ein aus Erdalkalimetalloxiden,
einschließlich Bariumoxid, sowie Lanthanoxid und Yttriumoxid bestehendes Eniittcrmaterial
verwendet. Dabei erhält man eine Leuchtstolllampe mit einer niedrigeren Zündspannung und einer geringeren
Schwarzlärbung an den Enden des Rohrs.
Claims (3)
1. Elektrode tür eine Entladungslampe mit einem Elektrodensubstrat und einer Beschichtung aus einem
hochschmelzenden, gesinterten Emittermaterial, welches Y2Oj enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß das Emittermaterial aus 0,5 bis 90 Mol-% La2O3
und 99,5 bis 10 Mol-% Y2Oj besteht oder daß das
Emittermaterial eine Gesamtmenge von 1 bis 30 MoI-% La2O, und Y2O, enthält, welche im Mol-Verhältnis
von 1:9 bis 19:1 vorliegen, und zusätzlich ein Barium-Stronttum-Calciumwolframat der Formel
Ba2JSr1CaWO6,
wobei χ Tür O bis 0,5 steht, und/oder Erdalkalimetalloxid,
welches mindestens Bariumoxid umfaßt, enthält.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Emittermaterial aus 0,5 bis 80 MoI-% U2O, und 99,5 bis 20 Mol-% Y2O, besteht.
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Emittermaterial aus 10 bis 90 Mol-% La2O, und 90 bis 10 Mol-% YjO, besteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flektrode für eine Entladungslampe mit einem EIe-: :rodensubstrat und
einer Beschichtung aus einem hochschmelzenden, gesinterten Emittermaterial, welches Yttriumoxid (Y2Oi) enthält.
Eine derartige Elektrode ist aus der DE-OS 27 53 039 oder auch aus der DE-OS 25 30 076 bekannt. Diese Elektroden
nutzten die ausgezeichnete Emiitereigenschaft des Yttriumoxids. Yttriumoxid weist jedoch einen hohen
Schmelzpunkt auf, wodurch die Haftfestigkeit einer Oxidkeramlkbeschichtung dieser Komponente auf dem
Elektrodensubstrat gering ist und das Emittermaterial sich während des Betriebs der Elektrode ablöst. Diese
Ablösungserscheinungen führen zu einer Beeinträchtigung der Elektronenemissionsaktivität, einer Schwarzfärbung
des Entladungsrohres der Lampe und zu einer Verkürzung der Lebensdauer.
Es Ist demgemäß erforderlich, die Haftfestigkeit der
Yttriumoxid enthaltenden Oxidkeramikbeschlchtung auf dem Elektrodensubstrat zu verbessern. Gemäß der DE-OS
27 53 039 wird zu diesem Zweck eine Mischung von Barium-Strontium-Calclumwolframat (Ba2JSrxCaWO6; .v
= 0 bis 0,5), Berylliumoxid (BeO) und Yttriumoxid (Y2O1) als Emittermaterial verwendet. In dem Emittermaterial bildet sich eine feste Lösung von BeO und Y2O,.
Die Aufrechterhaltung des Lichtstroms und die Zündeigenschaften sind ausgezeichnet und bleiben während des
Langzeltbetflebs der Lampen stabil. Das In dem Emitter= material enthaltene BeO ist jedoch für den Menschen
toxisch. Die Handhabung des Emittermaterials muß daher sorgfältig überwacht und durchgeführt werden,
wodurch die Produktivität beeinträchtigt wird. Außerdem wird bei Metalldampl-Hochdruckentladungslampen.
bei denen das herkömmliche Emittermaterial eingesetzt wird, während der Anfangsperiode oft die Bildung einer
schwarzen Ablagerung beobachtet. Die schwarze Ablage -
rung verändert sich während des Betriebs allmählich und
wird weiß und hat auf die Lebensdauer der Lampe keinen Einfluß. Die Ablagerung bewirkt jedoch während der
Anfangsperlode einen geringfügig erniedrigten Lichtstromwen.
Bei dem Emittermalerial gemäß der DE-OS 25 30 076 liegt das Yttriumoxid als feste Lösung in einem Gitter
von Thoriumoxid (ThO2) vor. Bei einer derartigen Zusammensetzung ist jedoch nachteiligerweise dei maximal
mögliche Yttriumoxidgehalt durch die verfügbaren Gitterplätze des Thoriumoxidgitters beschränkt.
Falls das Emittermaterial Oxide des Bariums, Strontiums oder Calciums umfaßt, tritt zusätzlich zu dem Problem
der Haftfestigkeit des Emittermaterials auf dem Eiektrodensubstrat das Problem der Reduktion dieser
Oxide durch das Elektrodensubstratmetail auf. Während des Betriebs der Entladungslampe wird z. B. Bariumoxid
(BaO) gemäß der folgenden Reaktionsgleichung in Bariummetail
(Ba) umgewandelt:
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