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螺旋电极。

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螺旋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。即使螺旋 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，螺旋电极始终具 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

本发明的目地在于，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电阻并因此延长平均使用寿命。

在一种低压放电灯中，灯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中，各自气密焊入两条引线，它们在这部 分中与放电容器的纵轴线基本上平行延伸并在其内端上固定有与放电容器的纵 轴线基本上垂直延伸的螺旋电极，本发明的目的由此得以实现，即为了提高灯 在冷启动工作时的开关阻抗，在放电容器的螺旋电极与连接末端之间的区域 内，设置至少一个由导电材料构成的附加电极，附加电极的末端与两条引线之 一电连接。

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，并且在螺旋 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 电才转移到螺旋电极上。

因为螺旋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 制螺旋电极上的离子轰击。另一方面，为了将螺旋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螺旋电极这样安排，即螺旋电极上 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螺旋电极形成的 平面时，附加电极绝大部分处于这两条引线之间。

螺旋电极VNE上的等离子与附加消耗电极VSE上的等离子之间的电位差为

${\mathrm{\Delta V}}_p=V_{\mathrm{NE}}-V_{\mathrm{SE}}~T_e\ln \left(\frac{n_{p,\mathrm{NE}}}{n_{p,\mathrm{SE}}}\right)$

其中Te为电子温度，np，NE为螺旋电极部位上的等离子密度以及np，SE为附加 电极部位上的等离子密度。因此，击中螺旋电极和附加电极的离子能量基本同 样大小；然而，在螺旋电极部位上的低等离子密度np，NE在螺旋电极上产生了低 离子流，从而降低了溅射率，延长了冷启动时螺旋电极的使用寿命。

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螺旋电极设置。为此，特 别是附加电极以基本上与螺旋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螺旋电极的方向弯曲。

螺旋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螺旋电极的(0.2～1)xRinnenrohr的距离，其中 Rinnenrohr为在放电容器的这部分中的放电容器内半径。

还有利的是，附加电极相对螺旋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 自一端与同一螺旋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。

具体实施方式

附图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。 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螺旋钨丝构成的螺 旋电极5。两条引线3、4还通过玻璃珠6居中保持在螺旋电极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与螺旋电极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 螺旋电极5的轴线平行地延伸，并且在其末端上以垂直角度弯折向螺旋电极5。 在附加电极7、8的尖端与螺旋电极5之间存在1.25毫米的距离。附加电极7、 8的平行于螺旋电极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。