DE2654553A1 - Cathode for TV CRT - has cap with emission layer and plates close to heater to increase heat transfer - Google Patents

Abstract

The cathode for a c.r.t. is mushroom-shaped and consists of a tube mounted by a holder on an insulating support. It has one end closed by a cap whose surface carries the emission layer. The other, open tube end contains a folded heater. In order to reduce heating time through increased heat conduction between getter and emission layer, the cap (4) has one or several large area plates (5) projecting into the cathode tube (3). These plates (5) separate adjacent parts of the folded heater (1) and rest on its insulating coating.

Description

Kathode für Kathodenstrahlröhren Cathode for cathode ray tubes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathode für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Pernsehbildröhren, die als Pilzkathode aufgebaut aus einem Kathodenrohr besteht, das mittels eines Kathodenrohrhalters an einem isolierenden Tragteil befestigt ist und dessen eines Ende durch eine Kathodenkappe verschlossen istt deren Deckfläche die Emissionsschicht trägt, während in das andere, offene Ende ein gefalteter Heizer eingeführt ist. Ein solcher Kathodenaufbau ist aus der Figur 1 der Pr-PS 1 504 694,korrespondierend zu der I)T-OS 15 64 464nbekannt.The invention relates to a cathode for cathode ray tubes, especially for Pernsehbildröhren, which are built up as a mushroom cathode from a cathode tube consists, which is attached to an insulating support part by means of a cathode tube holder and one end of which is closed by a cathode cap, its top surface the emission layer carries a folded heater in the other, open end is introduced. Such a cathode structure is shown in FIG. 1 of Pr-PS 1 504 694, corresponding to the I) T-OS 15 64 464n.

Seit langer Zeit bemüht man sich den Wärmetransport zwischen dem Heizdraht des Heizers und der Emissionsschicht zu optimieren, um einmal die benötigte Heizleistung herabsetzen zu können und weiterhin zu niedrigen Anheizzeiten zu kommen.Efforts have been made to transport heat between the heating wire for a long time of the heater and the emission layer to optimize once the required heating power to be able to reduce and continue to come to low heating times.

So erhielt das als Isolation auf dem Heizdraht niedergeschlagene Aluminiumoxyd Metallzusätze, durch die die Strahlungseigenschaften des Heizers einem schwarzen Strahler angenähert wurden. Gleichzeitig verbesserten sich durch diese Zusätze die Wärmeleiteigenschaften der Isolation, sodaß sich sowohl der Wärmeübergang durch Strahlung verbesserte, als auch die Verluste bei- der Wärmeleitung sich verringerten. Durch Aufrauhen und Schwärzen der Innenflächen von Kathodenkappe und Kathodenrohr wurde für eine gute Strahlungsabsorbtion gesorgt.This gave the aluminum oxide deposited as insulation on the heating wire Metal additives that give the heater a black color Emitters were approximated. At the same time, these additives improved the Thermal conductivity properties of the insulation, so that both the heat transfer through Radiation improved and the losses in both heat conduction decreased. By roughening and blackening the inner surfaces of the cathode cap and cathode tube Good radiation absorption was ensured.

Durch Verringern der Massen von Heizer, Kathodenkappe und Kathodenrohr wurde die Anheizzeit herabgesetzt, wobei durch Materialauswahl und geometrische Ausbildung des Kathodenrohres dafür gesorgt wurde, daß die emittierende Schicht die heißeste Stelle der Kathodenoberfläche ist und der Wärmeabfluß über Kathodenrohr und Kathodenrohrhalter möglichst gering bleibt.By reducing the masses of the heater, cathode cap and cathode tube The heating-up time was reduced, whereby through the choice of materials and geometrical Formation of the cathode tube It was ensured that the emitting Layer is the hottest part of the cathode surface and the heat dissipates over it Cathode tube and cathode tube holder remains as small as possible.

So wurden kurze Anheizzeiten erzielt, deren Grenzwert bei Verwendung von indirekt geheizten Kathoden bei etwa 5s zu liegen scheint.In this way, short heating times were achieved, their limit value when using of indirectly heated cathodes seems to be around 5s.

Nun ist es aus der DT-PS 675 376 bekannt die Wärmeleitung zwischen Heizdraht und Emissionsschicht dadurch zu verbessern, daß der Heizdraht auf einen aus einem gut wärme leitenden Material z.B. Wolfram bestehenden und mit der Kathodenkappe wärmeschlüssig verbundenen Dorn aufgewickelt wird. Eine solche Verbesserung der Wärmeleitung zwischen Heizdraht und Emissionsschicht wäre auch für eine moderne Kathode erstrebenswert, wenn nicht durch den Dorn eine Vergrößerung der Kathodenmasse und dadurch auch der Anheizzeit erfolgen würde. Außerdem verkleinert ein solcher Dorn durch seine nicht zu vernachlässigenden geometrischen Abmessungen den für den Heizer zur Verfügung stehenden Platz. Da die in der DT-PS 675 376 beschriebene Heizerform, die Heizdrähte sind auf ein Steatitrohr gewickelt, für die heutige Massenfertigung nicht diskutabel ist, da z.B. durch das Steatitrohr heute nicht mehr vertretbare Wärmeleitverluste entstehen, setzt sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe eine Verbesserung der Wärmeleitung zwischen Heizer und Emissionsschicht für die heute rationell in der Massenfertigung herstellbare Form eines Faltheizers anzugeben, ohne daß dabei die Wärmeübertragung durch Strahlung gegenüber den heute üblichen Kathoden verschlechtert wird. Ferner soll durch die zu ergreifenden Maßnahmen die Masse der Kathode nur unwesentlich vergrößert werden, um den erzielten Gewinn auch so weit wie möglich für eine Verkürzung der Anheizzeit ausnützen zu können. Die Lösung dieser Aufgabe ist den Ansprüchen zu entnehmen. Die sich hierdurch ergebenden Vorteile sind in einer Verkürzung der Anheizzeit und in einer Verringerung der benötigten Heizleistung zu sehen, wobei letztere auch noch eine Erhöhung der Lebensdauer der Kathode zur Folge hat.Now it is known from DT-PS 675 376 the heat conduction between To improve the heating wire and emission layer that the heating wire on one made of a material that conducts heat well, e.g. tungsten, and with the cathode cap thermally connected mandrel is wound. Such an improvement in the Thermal conduction between the heating wire and the emission layer would also be necessary for a modern one Cathode desirable, if not an increase in the cathode mass through the mandrel and thereby the heating-up time would also take place. In addition, one of these shrinks Dorn due to its not to be neglected geometrical dimensions for the Heater available space. Since the heater form described in DT-PS 675 376, the heating wires are wound on a steatite tube for today's mass production is not debatable, as e.g. due to the steatite tube, it is no longer justifiable today Thermal conduction losses arise, the present invention sets itself the task of a Improvement of the heat conduction between heater and emission layer for today to specify the shape of a folded heater that can be produced efficiently in mass production, without the heat transfer by radiation compared to the usual today Cathode is deteriorated. Furthermore, through the measures to be taken, the Mass of the cathode can only be increased insignificantly, in order to achieve the profit also to be able to use as much as possible to shorten the heating-up time. the The solution to this problem can be found in the claims. The resulting The advantages are a shortening of the heating-up time and a reduction in the time required heating capacity to see, the latter also increasing the life of the cathode Consequence.

Die Erfindung soll nun an Hand der in den Figuren dargestellten Beispiele eingehend beschrieben werden. Es zeigen dabei: Fig.la...c eine erfindungsgemäße Kathode mit einem einmal gefalteten Heizer in Vorderansicht, Seit;enansicht und Unteransicht.The invention will now be based on the examples shown in the figures are described in detail. It show: Fig.la ... c an inventive Cathode with a heater folded once in front view, side view and Bottom view.

Fig.2a und b eine solche Kathode mit einem mehrfach gefalteten Heizer in Vorderansicht und Unteransicht.2a and b such a cathode with a multi-fold heater in front view and bottom view.

In allen Figuren wurden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. In Fig.la,Fig.lb und Fig.lc, die die erfindungsgemäße Kathode in Vorder-, Seiten-und Unteransicht zeigen, ist nun mit 1 ein gefalteter Heizer bezeichnet, dessen Heizdrähte in bekannter Weise mit einer durch Metalleinschlüsse dunkelgefärbten Isolierschicht aus Aluminiumoxyd umgeben ist und dessen Anschlüsse mit dem Bezugszeichen 2 versehen sind. Dieser Heizer 1 ist nun in ein Kathodenrohr 3 eingeschoben, das wie üblich aus einer Chrom-Nickel-Legierung hergestellt ist und an seinem einen Ende durch eine Kathodenkappe 4 aus Kathodennickel verschlossen ist, die dann die Emissionsschicht 6 trägt. Kathodenrohrhalter und isolierendes Tragteil sind nicht dargestellt. Soweit entspricht der Kathodenaufbau dem der Fig.l der Fr-PS 1 504 694. Um nun die von dem Heizer erzeugte Wärme noch besser zur Emissionsschicht zu überführen, in dem die Wärmeleitung verbessert wird, weist die Kathodenkappe Lt einen senkrecht zu ihrer Deckfläche in das Innere des Kathodenrohres 3 hineinragenden Steg 5 auf.Corresponding parts have become the same in all figures Reference numerals used. In Fig.la, Fig.lb and Fig.lc, the cathode according to the invention show in front, side and bottom view, 1 is now a folded heater denotes, the heating wires in a known manner with one by metal inclusions is surrounded by a dark-colored insulating layer made of aluminum oxide and its connections are provided with the reference number 2. This heater 1 is now in a cathode tube 3 inserted, which is made of a chrome-nickel alloy as usual and closed at one end by a cathode cap 4 made of cathode nickel which then carries the emission layer 6. Cathode tube holder and insulating Support parts are not shown. As far as the cathode structure corresponds to that of Fig.l the FR-PS 1 504 694. To now the heat generated by the heater even better to the emission layer to transfer, in which the heat conduction is improved, has the cathode cap Lt is a perpendicular to its top surface in the interior of the cathode tube 3 protruding Bridge 5 on.

Wie zu der in der Beschreibungseinleitung abgehandelten DT-PS 675 376 bereits erwähnt, vergrößert der hier angegebene massive Dorn zusammen mit der Heizdrahtisolation aus Steatit die Masse der Kathode so, daß hierdurch trotz einer Verbesserung der Wärmeleitung zwischen Heizdraht und Ernissionsschicht keine nennenswerte Verkürzung der Anheizzeit auftritt, zumal hier auch noch eine Wärmeilbertragung durch Strahlung praktisch unterdrückt werden soll. Wenn also zusätzliche Wärmeleitmittel eingesetzt werden sollen, so müssen diese selbst möglichst wenig Masse aufweisen. Ferner darf durch sie der für den Heizer zur Verfügung stehende Raum nicht verkleinert werden bzw. es darf durch den Einsatz solcher Wärmeleitmittel keine Vergrößerung des Kathodenrohres und damit verbunden keine Vergrößerung der Kathodenmasse erfolgen.As for the one dealt with in the introduction to the description DT-PS 675 376 already mentioned, the massive mandrel specified here enlarges together with the heating wire insulation made of steatite the mass of the cathode so that this despite an improvement of the heat conduction between heating wire and emission layer none There is a noticeable shortening of the heating-up time, especially since there is also a heat transfer should be practically suppressed by radiation. So if additional heat transfer agent are to be used, they must themselves have as little mass as possible. Furthermore, they must not reduce the space available for the heater or there must be no enlargement through the use of such heat transfer agents of the cathode tube and associated therewith no increase in the cathode mass.

Bildet man erfindungsgemäß Dorn als flächenhaften Steg 5 aus der benachbarte Faltschenkel des Faltheizers 1 voneinander trennt und die dabei weitgehend an der Isolierbeschichtung des Heizers 1 anliegt, so lassen sich diese Forderungen weitgehend erfüllen, indem die Kathodenkappe 4 aus dünnem Kathodennickelblech hergestellt und die flächenhaften Stege 5 durch Abkanten hieran angeformt werden. Wäiilt man die Stärke des Kathodennickelbleches für die Katiiodenkappe Lt mit Steg 5 zu etwa 1/20 mm, so ergibt sich eine ',tSrke des Steges 5 zu 2 x 1/20 mm gleich 1/10 mm, was für die gewünschte Wärmeleitung ausreicht und dabei die Kathodenmasse nicht in unerwünschten Weise übermässig vergrößert. Dieser dünne flächenhafte Steg 5 läßt sich dann auch zwischen die Faltschenkel des Heizers 1 schieben, wobei dann die Isolierbeschichtung des Heizers weitgehend an den Stegflächen aiiliegt und fur den Steg selbst praktisch kein zusätzlicher Platz benötigt wird. Die aus dem dünnen Kathodennickelblech hergestellten Kathodenkappen 11 mit den flächenhaften Stegen 5 werden durch Punktschweißen mit dem Kathodenrohr 3 verbunden. According to the invention, if the mandrel is formed as a planar web 5 from the adjacent folding legs of the folding heater 1 separates from each other and thereby largely is applied to the insulating coating of the heater 1, these requirements can be met largely meet by the cathode cap 4 made of thin cathode nickel sheet and the planar webs 5 are formed thereon by folding. One chooses the thickness of the cathode nickel sheet for the Katiiodenkappe Lt with web 5 to about 1/20 mm, this results in a ', t thickness of the web 5 of 2 x 1/20 mm equal to 1/10 mm, what is sufficient for the desired heat conduction and not the cathode mass excessively enlarged in an undesirable manner. This thin planar web 5 can then push yourself between the folding legs of the heater 1, in which case the Insulation coating of the heater is largely attached to the web surfaces and for the Bridge itself practically no additional space is required. The ones from the thin Cathode caps 11 made of nickel sheet metal with the planar webs 5 are connected to the cathode tube 3 by spot welding.

Bei einer derart aufgebauten Kathode wird sowohl die Wärmeleitung wie auch die Wärmestrahlung für den Wärmetransport vom Heizdraht zur Emissionsschicht 6 ausgenutzt.With a cathode constructed in this way, both the heat conduction as well as the thermal radiation for the heat transport from the heating wire to the emission layer 6 exploited.

Der Heizdraht ist mit einer durch Einlagerung von Wolframteilchen dunkelgefärbten Aluminiumoxydschicht bedeckt, die nicht nur ein guter Wärmeleiter und angenähert ein schwarzer Strahler ist, sondern auch noch bei den betriebsmäßigen hohen Heizertemperaturen sehr gute Isolationseigenschaften aufweist. Da diese Schicht auch noch porös ist, weist sie gegenüber üblichen Aluminiumoxydschichten eine geringere Masse auf. Die Herstellung und Zusammensetzung derartiger Schichten ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und ist den DT-OS 23 17 445.0, 23 17 446.1 und 23 64 403.3 zu entnehmen.The heating wire is made with an intercalation of tungsten particles dark colored aluminum oxide layer, which is not only a good conductor of heat and is approximately a black body, but also with the operational ones has very good insulation properties at high heater temperatures. Because this layer is also still porous, it has a lower level than conventional aluminum oxide layers Mass on. The production and composition of such layers is not an issue of the present invention and is DT-OS 23 17 445.0, 23 17 446.1 and 23 64 403.3.

Von dieser Isolierschicht wird nun die Wärme durch Strahlung und Leitung über das Deckblech der Anodenkappe 4 auf die Emissionsschicht 6 optimal übertragen, sodaß die Temperatur der Emissionsschicht nur wenig unterhalb der Temperatur der Heizdrähte liegt. Da bei diesem Aufbau auch die Kathodenmasse klein gehalten werden kann, ergeben sich kurze Anheizzeiten. Mit Versuchsaufbauten solcher Kathoden konnten die Anheizzeiten bis um etwa 1s gegenüber bisherigen Schnellheizkathoden, wie sie beispielsweise in der DT-AS 23 13 911 beschreiben sind, verbessert werden.From this insulating layer, the heat is now generated by radiation and conduction optimally transferred via the cover sheet of the anode cap 4 to the emission layer 6, so that the temperature of the emission layer is only slightly below the temperature of the Heating wires lies. Since the cathode mass is also kept small with this structure short heating times result. With experimental setups of such cathodes could the heating-up times up to around 1s compared to previous rapid heating cathodes like them are described for example in DT-AS 23 13 911, are improved.

Figur 2a und 2b zeigt nun eine erfindungsgemäße Kathode mit einem mehrfach gefalteten Heizer 1. Dieser Aufbau unterscheidet sich nach dem von Fig.la...c nur dadurch, daß hier mehrere (n-1) flächenhafte Stege 5 entsprechend der Anzahl n der vorhandenen Faltschenkel des Heizers 1 vorgesehen sind.2a and 2b now shows a cathode according to the invention with a multiple folded heater 1. This structure differs from that of Fig.la ... c only because there are several (n-1) planar webs 5 corresponding to the number n of the existing folding legs of the heater 1 are provided.

In Fig.2a und b ist ein mehrfach gefalteter Heizer 1 mit 3 Faltschenkeln und 2 flächenhaften Stegen 5 dargestellt.In Fig.2a and b is a multiple folded heater 1 with 3 folding legs and 2 planar webs 5 are shown.

4 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen Leerseite4 claims 1 sheet of drawings Blank page

Claims (3)

Patentansprüche: ( l.)Kathode für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Pesebildröhren, die als Pilzkathode aufgebaut aus einem Kathodenrohr besteht, das mittels eines Kathodenrohrhalters an einem isolierenden Tragteil befestigt ist und dessen eines Ende, durch eine Kathodenkappe verschlossen ist, deren Deckfläche die Emissionsschicht trägt, während in das andere, offene Ende ein gefalteter Heizer eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vermindern der Anheizzeit durch Verbessern der Wärmeleitung zwischen Heizer und Emissionsschicht die Kathodenkappe (4) senkrecht zu ihrer Deckfläche einen oder mehrere in das Innere des Kathodenrohrs (3) hineinragende flächenhafte Stege (5) aufweist, daß diese Stege (5) benachbarte Faltschenkel des Heizers (1) voneinaiider trennen und daß dabei die Isolierbeschichtung des Heizers ( -1 ) an diesen Stegen (5) anliegt. Claims: (l.) Cathode for cathode ray tubes, in particular For pesebildrons, which is constructed as a mushroom cathode and consists of a cathode tube, which is attached to an insulating support part by means of a cathode tube holder and one end of which is closed by a cathode cap, its top surface the emission layer carries a folded heater in the other, open end is introduced, characterized in that to reduce the heating time by The cathode cap improves the heat conduction between heater and emission layer (4) perpendicular to its top surface one or more into the interior of the cathode tube (3) has projecting planar webs (5) that these webs (5) are adjacent Separate the folding legs of the heater (1) from each other and that the insulating coating of the heater (-1) rests against these webs (5). 2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkappe (4) mit den flächenhaften Stegen (5) aus einem einzigen Blechzuschnitt aus Kathodennickel hergestellt ist, daß dabei die flächenhaften Stege (5) durch Abkanten gewonnen werden und die so gewonnene Kathodenkappe (4) durch Punktschweissen mit dem Kathodenrohr (3) verbunden ist. 2. Cathode according to claim 1, characterized in that the cathode cap (4) with the planar webs (5) made from a single sheet metal blank made of cathode nickel is made that the planar webs (5) are obtained by folding and the cathode cap (4) obtained in this way by spot welding to the cathode tube (3) is connected. 3. Kathode nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkappe (4) nur einen einzigen flächenhaften Steg (5) aufweist, daß dieser Steg (5) den oberen Teil des durch die Kathodenkappe (4) abgeschlossenen Kathodenrohres (3) halbiert und daß in jede der so entstandenen Hälften eine der beiden Faltschenkel eines gefalteten Haarnadelheizers eingeschoben ist. 3. Cathode according to claim 1, characterized in that the cathode cap (4) has only a single planar web (5) that this web (5) the halved upper part of the cathode tube (3) closed by the cathode cap (4) and that in each of the halves thus created, one of the two folding legs is folded The hairpin heater is inserted. Lt. Kathode nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkappe (4) zwei oder mehr zueinander parallel verlaufende flächenhafte Stege (5) aufweist, daß diese Stege (5) den oberen Teil des durch die Kathodenkappe (4) abgeschlossenen Kathodenrohres (3) in Kammern aufteilen und daß in jede dieser Kamrnern je ein Faltschenkel eines mebrfach gefalteten Heizers (1) eingeschoben ist. Lt. Cathode according to Claim 1, characterized in that the cathode cap (4) two or more parallel to each other planar Web (5) has that these webs (5) the upper part of the through the cathode cap (4) divided cathode tube (3) into chambers and that in each of these One folding leg of a multi-fold heater (1) is inserted into each chamber is.