Kiel 2011 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 6: Magnetischer Einschluss II / Lichttechnik

P 6.7: Vortrag

Dienstag, 29. März 2011, 15:55–16:10, HS C

Bestimmung der Austrittsarbeit von Elektroden für HID-Lampen durch Vergleich von Messung und Simulation — •Andre Bergner, Michael Westermeier, Cornelia Ruhrmann, Jürgen Mentel und Peter Awakowicz — Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstraße 150, 44801 Bochum, Deutschland

Um die Verlustleistung von HID-Lampen zu senken, werden seit längerer Zeit thorierte Elektroden verwendet. Der Emittereffekt von Thorium sorgt für eine Reduktion der Austrittsarbeit, die die Verlustleistung maßgeblich beeinflusst. Um den Einfluss von Thorium quantitativ zu bestimmen, wurden innerhalb dieser Arbeit Messungen der Elektrodentemperatur an thorierten und reinen Wolframelektroden in einer Modelllampe im Gleichstrombetrieb durchgeführt. Die Elektrodentemperatur wurde mit Hilfe von zweidimensionaler Einwellenlängenpyrometrie bestimmt. Dabei wird die Elektrode durch ein Infrarotfilter mit einer CCD-Kamera fotografiert. Anschließend wird die Temperatur mit dem Plankschen Strahlungsgesetz berechnet. Um die Absenkung der Austrittsarbeit durch Thorium zu bestimmen, wurden numerische Simulationen der Leistungsbilanz der Kathode mit einem kommerziellen FEM-Löser für verschiedene Austrittsarbeiten durchgeführt und mit den Messergebnissen verglichen. Als Ergebnis ergibt sich eine Absenkung der Austrittsarbeit von 4,55 eV (reine Wolframelektrode) auf 3 eV (thorierte Wolframelektrode). Die Absenkung der Austrittsarbeit wird auf einen Thoriumionenstrom zur Kathode zurückgeführt.