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Entladungsrohre mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule und Einrichtung zum
Betrieb einer dieser Entladungsrohren.
Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsröhren mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule, und insbesondere auf Entladungsröhren, bei denen die positive Säule eine verhältnismässig grosse Länge in bezug auf den Durchmesser der Röhre hat und die bei ziemlich hohen Spannungen, z. B. bei Spannungen, die über den üblichen Wechselstromnetzspannungen liegen, betrieben werden.
Diese Röhren sind meistens mit innerhalb der luftdicht abschliessenden Röhrenhülle angeordneten Elektroden versehen und können mit einem inerten Gas oder einer Mischung von inerten Gasen, wie - z. B. von Edelgasen gefüllt sein ; dem inerten Gas kann eine geringe Menge eines Dampfes, z. B. Queeksilberdampf, zugesetzt sein.
Die Erfindung bezweckt, die Spannung, bei der solche mit inneren Elektroden und einer inerten Gasfüllung versehenen Entladungsröhren betrieben werden müssen, zu erniedrigen, ohne dass dadurch die Ruhe und Gleichmässigkeit des Entladungsvorganges beeinträchtigt wird.
Der Erfindung gemäss wird auf oder in der Wand desjenigen Teiles der Röhre, in dem die positive Säule auftritt, wenigstens ein Organ aus leitendem Material angebracht, das sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Röhre erstreckt. Mit Hilfe eines solchen Organes oder mehrerer solcher Organe ist es möglich, eine leistungsfähige kapazitive Hilfsentladung herbeizuführen, die bewirkt, dass die Betriebsspannung der Entladungsröhre erniedrigt wird, wodurch eine ruhige und gleichmässige Wirkung erzielt wird.
Diese Organe aus leitendem Material können leitend mit den Elektroden der Entladungsröhre verbunden werden oder von ihnen isoliert angebracht werden. Sind die erwähnten Organe von den Elektroden der Entladungsröhre isoliert, sind z. B. auf der Wand der Entladungsröhre zwei isolierte und voneinander getrennte Organe aus leitendem Materieal angebracht, und legt man zwischen beiden Organen eine Hilfsspannung an, so zeigt sich, dass die zur Zündung und Herbeiführung der Hauptentladung benötigte Spannung wesentlich niedriger ist, als im Falle des Fehlens der erwähnten Organe. Ist nur ein Organ anwesend und erstreckt sich dieses z. B. über nahezu die ganze Länge der Entladungsröhre, so wird die kapazitive Entladung zwischen diesem Organe und einer der Hauptelektroden eine Erniedrigung der Betriebsspannung zwischen den beiden Hauptelektroden zur Folge haben.
Vorzugsweise wird der Erfindung gemäss jedes Organ mit einer der Elektroden leitend verbunden. Man kann z. B. zwei leitende Organe anbringen, die je mit einer der Elektroden verbunden sind und sich ganz oder teilweise über die Länge der Röhre erstrecken. Man erzielt jedoch auch sehr günstige Ergebnisse durch Anbringen von nur einem Organ aus leitendem Material, das mit einer der Elektroden leitend verbunden ist und sich nahezu über die ganze Länge der Röhre erstreckt, so dass es in einiger Entfernung von der andern Elektrode endet. In diesem Falle wird vorzugsweise das Organ aus leitendem Material mit der geerdeten Elektrode verbunden. Hiedurch wird die Sicherheit der Installation erhöht, da die ganze Röhre, mit Ausnahme von nur einer der Elektroden sich dann auf Erdpotential befindet.
Durch Anwendung der Erfindung wird die Betriebsspannung einer Entladungsröhre mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule wesentlich erniedrigt, u. zw. infolge der Entladungen, die entweder zwischen den Hilfsorganen oder zwischen einem Hilfsorgan und der nicht mit diesem Organe verbundenen Elektrode auftreten. Trotz der erniedrigten Betriebsspannung bleibt die Entladung ebenso ruhig und
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gleichmässig wie bei Entladungsröhren, bei denen die Erfindung nicht angewendet ist und die demzufolge mit höherer Spannung betrieben werden müssen. Infolge der erheblichen Erniedrigung der Betriebsspannung wird es möglich, Transformatoren von wesentlich niedrigerer Spannung zu verwenden wobei gleichzeitig die Grösse des Vorsehaltwiderstandes verringert werden kann, so dass die Licht-' ausbeute steigt.
Im Zusammenhang mit der Erniedrigung der Betriebsspannung und der grossen Gleichmässigkeit der Entladung kann man mehrere Röhren parallel schalten, ohne dass dadurch die Gleichmässigkeit der Entladung in den verschiedenen Röhren beeinträchtigt wird.
Der Erfindung gemäss kann ein Organ von leitendem Material aus einer leitenden Schicht bestehen, die einen Teil der Aussenoberfläche der Röhre bedeckt, und auf einer Seite davon angebracht ist.
Diese leitende Schicht kann ferner erfindungsgemäss derart ausgeführt werden, dass die auf sie fallenden Lichtstrahlen in die erwünschte Richtung reflektiert werden. Die Schicht kann z. B. in der Form eines Silberspiegels angebracht sein.
Auch kann der Erfindung gemäss ein Organ von leitendem Material z. B. ein Metalldraht oder - band angeordnet werden. Günstige Ergebnisse wurden mit einem Metalldraht oder-band erzielt, das schraubenförmig um die Röhre gewunden wird. Wird ein einziges Organ in der Form einer Schraubenlinie angebracht, so kann es an einem Ende mit einer der Elektroden verbunden werden, während das andere Ende in der Nähe der andern Elektrode liegt. Im Falle zweier Organe, können diese aus zwei Drahtschrauben bestehen, z. B. so angebracht sind, dass je ein Ende mit einer der Elektroden verbunden ist, während die andern Enden sich dicht nebeneinander, z. B. dicht bei der Mitte der Entladungs-
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Im allgemeinen wird ein Organ in der Form einer Schicht, die sehr fest auf der Glaswand angebracht werden kann, eine bessere Wirkung haben als ein Draht, der um die Röhre gewunden wird, da im ersteren Falle der Kontakt zwischen dem Organ und der Glaswand besser ist.
Die hier beschriebenen Organe können sowohl innerhalb als ausserhalb der Entladungsröhre an-
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beide an der Aussenwand der Entladungströhre anzubringen, da dann insbesondere bei Feuchtigkeit der Röhrenwand die Gefahr einer Entladung längs der Aussenwand der Röhre vorliegt. In solchen Fällen wird es vorteilhaft sein, wenigstens ein Organ im Innern der Röhre anzuordnen ; ein solches Organ kann der Erfindung gemäss aus einem Draht bestehen, der von einer Röhre aus Isoliermaterial, z. B. von einer dünnen Glasröhre umfasst wird, wobei zweckmässig der Dicht mit einer der beiden Elektroden der Entladungsröhre leitend verbunden ist.
Auch ist es gemäss der Erfindung möglich, für die Glaswand einer Entladungsröhre Röhrenglas anzuwenden, in das im Innern oder an der Aussenoberfläche der Glas-
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Die Erfindung bezieht sich auch auf Einrichtungen zum Betrieb von Entladungsröhren mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule, die mit leitenden Organen gemäss der Erfindung versehen sind.
Es wird dabei bezweckt, durch besondere Schaltung der Entladungsröhren eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades der Lichtausstrahlung und zu gleicher Zeit eine Erniedrigung der Gesamtbetriebsspannung zu erreichen.
Der Erfindung gemäss werden ferner bei einer Einrichtung mit einer Anzahl Entladungsröhren mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule wenigstens zwei Entladungsröhren in Reihe geschaltet, wobei die an oder in der Wand der Röhren angebrachten Organe aus leitendem Material derart ausgeführt und geschaltet sind, dass die Spannungsverteilung über die in Reihe geschalteten Röhren vor dem Einsetzen der Gasentladung ungleichmässig ist.
Eine solche ungleichmässige Spannungsverteilung kann auf verschiedene Weise erzielt werden.
Gemäss der Erfindung können z. B. die leitenden Organe so angeordnet sein, dass ihre Kapazitäten in bezug auf die Elektroden der zugehörigen Röhren ungleich sind, z. B. indem man den leitenden Schichten verschieden grosse Oberfläche gibt. Zweckmässig wird dabei jedes der Organe mit einer der Elektroden der zugehörigen Röhre leitend verbunden. Zum Ungleichmässigmachen der Spannungsverteilung können nach der Erfindung auch Hilfswiderstände, vorzugsweise Hilfskondensatoren verwendet werden. Nach der Erfindung kann die leitende Schicht von wenigstens einer der in Reihe geschalteten Röhren über einen Hilfskondensator mit einer der Elektroden dieser Röhren verbunden sein.
Auch können, gemäss der Erfindung, die leitenden Organe zugleich derart geschaltet sein, dass bei wenigstens einer der in Reihe geschalteten Röhren vor dem Auftreten der Gasentladung die Spannung zwischen dem leitenden Organ und einer der Elektroden grösser ist als die Spannung zwischen den Elektroden dieser Röhre.
Gemäss der Erfindung können zu diesem Zweck die leitenden Organe der in Reihe geschalteten Röhren miteinander und mit einem der Pole der Spannungsquelle leitend verbunden sein.
Bei Einrichtungen nach der Erfindung ist die Betriebsspannung, die erforderlich ist um die in Reihe geschalteten Röhren gleichmässig brennen zu lassen, wesentlich kleiner als die Summe der zum Betrieb jeder einzelnen Röhre erforderlichen Betriebsspannungen. Hiemit ist eine wesentliche Erhöhung des Wirkungskreises der Lichtausstrahlul1g verbunden wie näher erklärt werden wird. Unter #Betriebs-
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spannung" wird in dieser Beschreibung der mittlere Weit der Wechselspannung verstanden, die an die
Röhren mit dem gegebenenfalls in den Sekundärkreis aufgenommenen Ausgleichswiderstand angelegt wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung mit wenigstens einer
Entladungsröhre mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule die Schaltung so zu wählen, dass die 5Spannungen zwischen dem Organ aus leitendem Material und den Elektroden einer Röhre 1203 oder etwa zain Phase in bezug auf die Spannungen zwischen den Elektroden verschoben sind.
Zu diesem Zwecke können nach der Erfindung die Elektroden der Röhre mit zwei Phasen eines
Dreiphasensystems verbunden werden, während das Organ aus leitendem Material mit der dritten Phase verbunden wird.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen von Entladungsröhren gemäss der Erfindung. sowie einige Ausführungsformen von Einrichtungen mit einer Anzahl dieser Röhren dargestellt ; einige
Figuren dienen zur Erläuterung der Grundsätze auf denen die Erfindung beruht.
Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Entladungsröhre mit zwei Organen aus leitendem Material, die einen Teil der Aussenoberfläche der Röhren, u. zw. einseitig, bedecken ; die zugehörige Schaltung ist in dieser Figur ebenfalls wiedergegeben.
Fig. 2 zeigt eine Entladungsröhre, bei der ein Teil der Röhrenwand mit nur einer einzigen leitenden
Schicht bedeckt ist.
In Fig. 3 ist eine Entladungsröhre dargestellt, die von einem schraubenförmig gewundenen Metall- draht umgeben ist.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung bei einer Einrichtung mit einer Anzahl von Entladungsröhren dienen kann.
Fig. 5 stellt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung gemäss der Erfindung dar.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer andern Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist ein Schaltungsschema, das der Ausführungsform nach Fig. 5 entspricht.
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Material versehen und mit einem Dreiphasensystem verbunden ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Entladungsröhre 1 weist an beiden Enden Erweiterungen 2 und 3 auf, in denen Elektroden 4 und 5 angeordnet sind. Die Röhre 1 ist mit einem inerten Gase wie z. B. Neon, gefüllt und ist ihrer ganzen Länge nach, jedoch nur an einen beschränkten Teil ihres Umfanges mit zwei voneinander getrennten Metallschichten 6 und 7 überzogen, die z. B. aus Aluminiumanstrieh bestehen können. Die für den Betrieb der Röhre benötigte Energie wird von einem Transformator geliefert, dessen Primä spule 8 über einen Schalter 9 mit einer Spannungsquelle geeigneter Spannung verbunden werden kann, während die Sekundärspule 10 mit den Elektroden 4 und 5 in Verbindung gebracht ist. Die Metallschichten 6 und 7 sind mit den Elektroden 4 und 5 nicht verbunden.
Zwischen diesen beiden Metallschichten wird nun eine Hilfsentladung herbeigeführt, für welche die Energie von einem besonderen Transformator geliefert wird, dessen Primärspule 11 über einen Schalter 12 mit einer
Spannungsquelle verbunden werden kann, während die Sekundärspule 13 mit den leitenden Schichten
Schichten 6 und 7 in Verbindung gesetzt ist. Es stellt sich nun heraus, dass man durch Anbringen der Metallschichten auf der Entladungsröhre diese mit einer Spannung betreiben kann, die bedeutend niedriger ist als die bei Abwesenheit der Metallschichten erforderliche Spannung. Zwar ist nun für den Betrieb ein zweiter Transformator nötig, es ist aber festgestellt worden, dass die Energie, welche dieser liefern muss, um eine beträchtliche Erniedrigung der Betriebsspannung herbeizuführen, sehr gering ist.
Sehr günstige Ergebnisse werden gemäss der Erfindung erzielt, wenn bei Entladungsröhren mit Lichtausstrahlung einer positiven Säule zwischen zwei Organen eine Hilfsspannung angelegt wird, die eine solche Phasenverschiebung in bezug auf die Hauptspannung aufweist, dass die Hilfsspannung ihren Höchstwert in dem Augenblick erreicht, wo die Hauptentladung entzündet werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Glasröhre 14 an den Enden mit Elektroden 15 und 16 versehen, während über die ganze Länge der Röhre 14 eine einzige leitende Schicht 17 angebracht ist, die nur einen Teil des Umfanges der Röhre bedeckt. Die leitende Schicht 17, die in irgendeiner bekannten Weise angebracht werden kann, kann z. B. aus einem Silberspiegel bestehen, in welchem Falle die Nutzwirkung durch die Reflexion der Lichtstrahlen erhöht wird.
Das eine Ende der Schicht 17 ist durch eine Klemme 18 und einen Leiter 19 mit der Elektrode 16 verbunden. Legt man nun eine Spannung zwischen beiden Elektroden an, so zeigt sich, dass durch das Auftreten einer leistungsfähigen Entladung zwischen der Schicht 17 und der Elektrode 15 die zum Betrieb der Entladungsröhre benötigte Spannung wesentlich niedriger ist als bei Abwesenheit der Schicht 17.
Bei der Ausfiihrungform nieh Fig. 3. ist die Entladung ; ; röhre der ganzen Länge nach von einem
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ist mit derjenigen der Elektroden leitend verbunden, die Erdpotential aufweist und ist also ebenfall- ! an Erde gelegt. Durch die Anwesenheit de3 Drahte1 20 wird die Betriebsspannung der Röhre infolge der zwischen dem Draht und der nicht mit diesem Drpht verbuildenen Elektrode auftretenden Entladungen wesentlich erniedrigt.
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Im allgemeinen werden Entladungsröhren nach der Erfindung mit einer Spannung betrieben werden können, die etwa die Hälfte der Spannung beträgt, die nötig ist um EntMung'sröhren. lei denen die Erfindung nicht angewendet ist, zu betreiben.
So ist festgestellt worden, dass eine Entladungsrohre, die eine Betriebsspannung von 11.000 Volt hat und bei der ein Widerstand von 250.000 Ohm vorgeschaltet werden muss, durch Anwendung der
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An Hand der Fig. 4-8 sei nun die Wirkungsweise der Einrichtung gemäss der Erfindung zum Betrieb einer Anzahl von in Serie geschaltten Röhren erläutert.
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die Ge3amtspannung vor dem Durchgang der Gasentladung ungleichmässig über d ! e in Reihe geschalteten Röhren verteilt wird, so kann die Gesamtbetriebsspannung erheblich erniedngt werden. Eine solche ungleichmässige Spannungsverteilung kann erzielt werden, indem Widerstände, Drosselspule oder Kondensatoren von ungleicher Grösse parallel zu den Röhren geschaltet werden.
Bei der Einrichtung nach Fig. 4 sind drei Röhren Li, L ; und L, in Reihe geschaltet und Kondensatoren C1, C2 und C3 sind parallel zu den Röhren gelegt. Man kann diese Kondensatoren z. B. derart ausführen, dass sie verschiedene Kapazitäten haben, z. B. C1 > C2 > C3. Wenn dann eine Wechselspannung rn die Röhren angelegt
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Gesamtbetriebsspannung erheblich niedriger als die Summe der Beüiebsspannuhgen sein kann, die für den Betrieb jeder einzelnen Röhre eorderlich se-n würden.
Bei einer Eimiehtung nach Fig. 4 ist infolgedessen auch der Wirkungsgrad der Lichtausstrahlung grösser als bei Parallelschaltung der Röhren ; macht doch bei einer Einrichtung nach Fig. 4 die Summe der Entladungsspannungen einen grösseren Bruchteil der Gesamthetriebsspannung aus als die Entladung, - spannung bei parallel geschalteten Röhren.
Das beschriebene Prinzip kann in einfacher Weise bei Entlandungsröhren gemäss der Hauptanmeldung zur Anwendung gelangen.
Fig. 5 stellt eine Einrichtung dar, bei der de Entladungsrohren mit Silberspiegeln versehen sind.
Nach Fig. 5 sind die Entladungsröhren M und 22 mit Elektroden 23, 24 bzw. 25, 26 und mit leitenden Schichten 27 bzw. 28 z. B. mit Silberspiegeln versehen. Die leitende Schicht 27 ist unmittelbar mit der
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Die gemäss Fig. 4 zu den Elektroden der Röhre 21 parallel ge@ch@ltete K@pazität wird nun von der zu den Elektroden der Röhre 22 parallel ge@chalteten abweichen und die@ wird eine ungleichmässige Spannungs- verteilung an den Röhren herbeiführen, wodurch der Zweck der Erfindung e@reicht wird.
Man kann selbstverständlich auch mehr als zwei Entladungsrohren in dieser Weise in Reihe schalten und Gruppen von in Reihe geschalteten Röhren zu einan@er parallel sebalten.
Fig. 6 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung mit zwei p@r@llelliegenden Gruppen von in Reihegeschalteten Röhren dar. Nach Fig. 6sind die Röhren. 30 und. 32 bzw. die Röhren 32.-3. 3 und-4
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Bei einer solchen Schaltung wird nicht nur die Gesamtspannung ungleichmässig Über die in Reihe geschalteten Röhren verteilt, sondern es ist auch die Spannung zwischen der leitenden Schicht und einem Pole wenigstens einer der Röhren erheblich grösser als die Spannung zwischen c'en Polen die : er Röhre. Auch bei dieser Schaltung wird eine wesentliche Erhöhung des Winkungsgrades erzielt. Zur
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Verdeutlichung der Wirkung der Einrichtung zegt Fig. 7 ein Schaltungsschema, dass mit der Schaltung nach Fig. 6, insbesondere hinsichtlich der Schaltung der Röhre 32, 33 und 34 übereinstimmt. Die leitende
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Elektroden der Röhre eine gewisse Kapazität, die in Fig. 7 durch den Kondensator 37 dargestellt wird.
Die leitende Schicht 38 der Röhre 33 ist wieder mit einem Pole 40 der Röhre 32 verbunden und hat in bezug auf den Pol 43 der Rohre 33 eine in Fig. 7 durch den Kondensator 38 dargestellte Kapazität. In ähnlicher Weise stellt der Kondensator 39 in Fig. 7 die Kapazität der leitenden Schicht 39 in bezug auf die Elektrode 4. S der Rohre 34 dar. Wenn nun eine Wechselspannung zwischen den Elektroden 40 und 45 angelegt wird, so liegt die Gesamtspannung an dem Kondensator 39 (zwischen der leitenden Schicht 39 und der Elektrode 45). Diese Spannung ist also grösser als die an der Röhre 34, liegende Spannung, die jedenfalls kleiner als die Gesamtwechselspannung ist.
Weiter wird die an der Röhre 34 liegende Spannung erheblich grosser als ein Drittel der Gesamtweehselspannung sein, weil die Kapazität des
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ist also in sehr günstiger Lage für die Zündung und zwischen der leitenden Schicht 39 und der Elektrode 45 wird eine Hilfsentladung auftreten, welche die Htuptentladung in der Röhre 34 einleitet. Sobald die
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Bei einer geeigneten Wahl der Grösse der Gesamtwechselspannung und des Ausgleichswider- standes werden auch in diesen Röhren Entladungen auftreten, u. zw. zuerst in der Röhre 33, darauf in der Röhre 32.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit Gruppen von in Reihe geschalteten Entladungröhren kann mit besonderem Vorteil ffir Reklamebeleuchtung angewendet werden, wobei oft eine erhebliche Anzahl Röhren in Buchstabenform angewendet wird. Da die unterschiedenen Buchstaben im allgemeinen eine verschiedene Länge haben, hat man überdies den Vorteil, dass durch eine geeignete Wahl der Buchstaben in jeder Gruppe die Länge sämtlicher in Reihe geschalteten Röhren in jeder Gruppe ungefähr dieselbe Fein kann.
Es ist nachdrücklich darauf hinzuweisen, dass wo in dieser Beschreibung theoretische Erklärungen über die günstige Wirkung der Schaltungsweise gemäss der Erfindung gegeben sind, die Anmelderin sich an diesen Erklärungen nicht zu binden wünscht.
In Fig. 8 ist schliesslich eine andere Schaltung gemäss der Erfindung mit nur einer einzigen Ent- ladungsröhre wiedergegeben. Bei der Einrichtung nach dieser Figur sind die Elektroden 46 und 47 der Entladungsröhren mit zwei der im Stern geschalteten Sekundärspulen eines Hochspannungstransformators verbunden. Die leitende Schicht 48 ist mit dem freien Ende der dritten Spule verbunden. Es hat sich herausgestellt, dass bei die, er Schaltung die Entladung leichter entsteht als wenn die leitende Schicht z. B. mit einer der Elektroden unmittelbar leitend verbunden wäre.
Es zeigt sich also, dass die Tatsache dass die Spannungen zwischen der leitenden Schicht und den Elektroden in bezug auf die Spannungen zwischen den Elektroden um 1200 phasenverschoben sind, einen günstigen Einfluss auf das Herbeiführen der Gasentladung hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entladungsröhre mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule mit einer inerten Gasfüllung, bei welcher innerhalb der luftdicht abschliessenden Hülle Elektroden angeordnet sind, dadurch gekenrzeichnet, dass auf oder in der Wand desjenigen Teils der Röhre, in dem die positive Säule auftritt, wenigstens ein Organ aus leitendem Material angebracht ist, das sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Röhre erstreckt.