CN1906731B - 低压放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低压放电灯，它具有大致呈管状且末端被气密封闭的玻璃的放电容器(1)、充入的惰性混合气和汞以及在放电容器(1)内壁上的可能有的荧光材料涂层，其中在放电容器(1)的两端中，各自气密焊入两条引线(3、4)，在所述引线上固定着螺旋电极(5)，其特征是，为了提高冷启动工作时的灯的开关阻抗，在放电容器(1)的螺旋电极(5)与连接末端之间的区域内，设置至少由导电材料构成的附加电极(7、8)，所述附加电极(7、8)的末端与这两条引线(3、4)之一电连接。

Description

低压放电灯

技术领域

本发明涉及低压放电灯，他具有基本呈管状的且在末端被气密封闭的玻璃的放电容器、充入的惰性混合气和可能有的汞以及在放电容器内壁上的可能有的荧光材料涂层，其中在放电容器的两端上，各自气密焊入两条引线，这两条引线在这部分中与放电容器的纵轴线基本平行延伸，并且在其内端上固定有与放电容器的纵轴线基本垂直延伸的灯丝电极。

背景技术

低压放电灯的冷启动运行，也就是在灯启动时不提供电极预热的低压放电灯的运行装置，具有越来越重要的意义。这种运行的优点是，在接通电源后，灯立即发光。同时，这种灯的镇流器可以成本更低地制造，因为可以取消用于预热的电路部分。

当低压放电灯在无电极预热的情况下冷启动时，灯在接通电源时先开始辉光放电。这种几毫安大小的电流的辉光放电在约20至100毫秒后，也就是在电极加热后，过渡到弧光放电。在从辉光放电向弧光放电过渡时，电弧处于从电极的未涂覆电极材料的部分向涂覆部分的过渡中，这是因为涂覆部分还是冷的并因此不导电。由于每次开灯时电弧总是在灯丝电极的同一部位上开始，在那里就造成电极材料的溅射，结果导致电极比预热电极体提前断裂。即使灯丝电极利用发射极材料完全涂覆供电的引线，但由于制造原因，灯丝电极始终具有涂覆不足或甚至涂覆不到的部位。于是，弧光放电始终在这些点之一上开始，并由于溅射的电极材料导致电极在该部位上断裂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低压放电灯，它在冷启动运行时具有比迄今已知的低压放电灯更高的开关使用寿命，并因此延长平均使用寿命。

本发明提供了一种低压放电灯。它具有基本呈管状的且末端被气密封闭的玻璃的放电容器、充入的惰性混合气、可能有的汞，以及在该放电容器的内壁上的可能有的荧光材料涂层。其中，在该放电容器的两端中各自气密焊入两条引线。所述两条引线在这部分中与放电容器的纵轴线基本平行地延伸，并且在引线内端上固定有与放电容器的纵轴线基本垂直延伸的灯丝电极。其中，为了提高冷启动工作时的灯的开关使用寿命，在灯丝电极与放电容器的连接末端之间的区域内，设有至少一个由导电材料构成的附加电极，所述附加电极的一个末端与两条引线之一电连接。其特征在于，附加电极的自由端朝向灯丝电极的方向弯曲，使得所述自由端平行于该放电容器的纵轴线而延伸。

这种附加的电极用作消耗电极，因为它在这种情况下是这样的电极，即在投入使用弧光放电时，给该电极提供弧光放电以便开始产生弧光，在这里，电极材料此时是否溅射并不重要。弧光放电首先在消耗电极上开始，并且在灯丝电极上的发射极材料因离子轰击而被加热到足够电子热发射的程度时，弧光放电才转移到灯丝电极上。

因为灯丝电极在使用作为消耗电极的附加电极的情况下也必须被加热到约900K至1500K并且这只有通过离子轰击才能非常快速地做到，所以不能完全抑制灯丝电极上的离子轰击。另一方面，为了将灯丝电极的电极材料溅射保持在低程度上，附加电极在几何形状上必须相对灯丝电极这样安排，即灯丝电极上的等离子密度比没有附加电极时明显降低，也就是说降低约100倍。为做到这一点，这样安装附加电极是有利的，即在垂直看由两条引线和灯丝电极形成的平面时，附加电极绝大部分处于这两条引线之间。

灯丝电极V_NE上的等离子与附加消耗电极V_SE上的等离子之间的电位差为

$V_p^{\mathrm{\Δ}}=V_{\mathrm{NE}}-V_{\mathrm{SE}}~T_e\ln \left(\frac{n_{p,\mathrm{NE}}}{n_{p,\mathrm{SE}}}\right)$

其中T_e为电子温度，n_p，NE为灯丝电极部位上的等离子密度以及n_p，SE为附加电极部位上的等离子密度。因此，击中灯丝电极和附加电极的离子能量基本同样大小；然而，在灯丝电极部位上的低等离子密度n_p，NE在灯丝电极上产生了低离子流，从而降低了溅射率，延长了冷启动时灯丝电极的使用寿命。

为了使弧光放电开始在附加电极上产生变得容易，附加电极的导电材料具有二次电子发射的高系数。利用不同材料的研究表明，适用于此的特别是镍和/或钌以及钨。而钼由于其具有高二次电子发射系数被证明同样是非常适用的，不适用的目前尚不明了。

进一步的研究表明，灯的开关阻抗在冷启动情况下随着附加电极的直径的缩小而增大。但是，该电极此时还必须粗到能在灯的使用寿命期间内保持足够的稳定性。出于这一原因，附加电极有利地由50微米至150微米丝直径的金属丝构成。

为了良好的二次电子发射，附加电极尽可能靠近灯丝电极设置。为此，特别是附加电极以基本上与灯丝电极的轴线平行的方式从与附加电极电连接的引线延伸向另一引线。如果附加电极向另一个引线延伸一段达到两条引线之间间距的40％至60％的距离，则就在附加电极上开始产生弧光来说取得了特别好的效果。因为在灯点亮后附加电极上的电场优选与放电容器的轴线平行分布，所以有利的是一部分附加电极指向该方向，以保持附加电极上的辉光放电。出于这一原因，附加电极的自由端向灯丝电极的方向弯曲。

灯丝电极的轴线与附加电极的自由端或尖端之间的有利距离主要取决于该区域内的放电容器内径。如果辉光放电在附加电极上开始，那么环绕这些电极地构成处于放电容器的半个内径数量级内的阴极辉光。阴极电位降空间直接在附加电极的表面构成。在阴极电位降空间之后，阴极辉光中的等离子密度陡然上升，在最大值后明显下降，直至达到阴极辉光结束时阳极柱的水平。因此，附加电极的自由端最好具有等于灯丝电极的(0.2～1)xR_innenrohr的距离，其中R_innenrohr在放电容器的这部分中的放电容器内半径。

还有利的是，附加电极相对灯丝电极的轴线以小于或等于45度的角扭转地被固定在引线上。这一点有利于辉光放电在消耗电极上的点亮，因为起始的电子雪崩从该电极向放电容器壁移动。消耗电极靠放电容器的壁越近，辉光放电越有可能在消耗电极上点亮。

进一步提高开关阻抗并延长冷启动运行时的灯的平均使用寿命的措施是，灯具有两个附加电极作为消耗电极，而不是一个附加电极，每个附加电极的各自一端与同一灯丝电极的两条引线之一连接，从而在两条引线的每条上都电连接有一个附加电极。

附图说明

下面借助下面的实施例对本发明进行详细说明。

图1示出了依据本发明的耗电功率为21瓦的紧凑型低压放电灯的一端。

具体实施方式

如图1所示，多重弯绕的放电容器1由三个弯成U形的、管外径为12mm的放电容器部分组成，它们通过横向熔接被连接成一个空间连续的放电路程。放电容器的两端通过挤压部位2被气密封闭。在每个所述挤压部位中，气密焊入两个丝直径为400微米的Fe-Ni-Cr金属引线3、4，在引线内端上携带有由双灯丝钨丝构成的灯丝电极5。两条引线3、4还通过玻璃珠6居中保持在灯丝电极5和它们被焊入的挤压部位2之间。

依据本发明，在这里所示的、在玻璃珠6与灯丝电极5之间的放电容器1一端上，在两条引线3、4上各自安装有一个作为消耗电极的附加电极7、8。两个附加电极7、8由丝直径为125微米的镍丝构成。它们从引线3、4开始与灯丝电极5的轴线平行地延伸，并且在其末端上以垂直角度弯折向灯丝电极5。在附加电极7、8的尖端与灯丝电极5之间存在1.25毫米的距离。附加电极7、8的平行于灯丝电极5的部分具有3毫米长度；它们各自焊接在各自引线3、4的相对面上，彼此不接触。

测试表明，在冷启动时，由于给上述的紧凑型低压放电灯配备了作为消耗电极的两个附加电极，所以与没有这种附加电极的同样的灯相比，平均开关次数，也就是接通电源次数，可以增多10000次。

Claims (11)

1.低压放电灯，它具有呈管状的且末端被气密封闭的玻璃的放电容器(1)以及充入的惰性混合气，其中，在该放电容器(1)的两端中各自气密焊入两条引线(3，4)，所述两条引线在这两端部分中与该放电容器(1)的纵轴线平行地延伸，并且在引线内端上固定有垂直于该放电容器的纵轴线延伸的灯丝电极(5)，

其中，为了提高冷启动工作时的灯的开关使用寿命，在该灯丝电极(5)与放电容器(1)的连接末端之间的区域内，设有至少一个由导电材料构成的附加电极(7，8)，所述附加电极(7，8)的一个末端与所述两条引线(3，4)之一电连接，

其特征在于，所述附加电极(7，8)的自由端朝向所述灯丝电极(5)的方向弯曲，使得所述自由端平行于该放电容器的纵轴线而延伸。

2.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，在垂直看由所述两条引线(3，4)和灯丝电极(5)形成的平面时，所述附加电极(7，8)的绝大部分处于所述两条引线(3，4)之间。

3.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)的导电材料为镍和/或钌。

4.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)的导电材料为钨。

5.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)由金属丝构成。

6.根据权利要求5所述的低压放电灯，其特征在于，所述金属丝具有50微米至150微米的丝直径。

7.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)以与所述灯丝电极(5)的轴线平行的方式从与所述附加电极电连接的一条所述引线(3，4)起向另一所述引线(3，4)延伸。

8.根据权利要求7所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)从与所述附加电极电连接的那条所述引线(3，4)开始向另一所述引线(3，4)延伸了一段等于所述两条引线(3，4)之间间距的40％至60％的距离。

9.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)的自由端离所述灯丝电极(5)的轴线有一段(0.2～1)×Rinnenrohr的距离，其中Rinnenrohr为在所述放电容器(1)的所述两端部分中的该放电容器(1)的内半径。

10.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述附加电极(7，8)以相对所述灯丝电极的轴线扭转了小于或等于45度角的方式被固定在所述引线上。

11.根据权利要求1所述的低压放电灯，其特征在于，所述灯具有两个附加电极(7，8)，每个所述附加电极(7，8)的各自一端与同一个灯丝电极(5)的所述两条引线(3，4)之一连接，从而在所述两条引线(3，4)的每条引线上都电连接有一个附加电极(7，8)。

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