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Elektrische Leuchtröhre mit die Zündung erleichternden Hilfselektroden.
Es ist bekannt, die Zündung von elektrischen Leuchtröhren durch in der Nähe der Hauptelektroden angeordnete Hilfselektroden und diesen vorgeschaltete Widerstände zu erleichtern. Erfindungsgemäss werden als Hilfselektroden Hülsen benutzt, die über die als Glühelektroden ausgebildeten Hauptelektroden geschoben sind und somit diese umschliessen. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Hilfselektroden wird die Wärmeabstrahlung der beim Leuchtröhrenbetrieb glühenden Hauptelektroden behindert und erreicht, dass diese beim Betriebe eine höhere Temperatur annehmen. Dies hat aber naturgemäss eine grössere Elektronenemission und damit zusammenhängend eine Ökonomieverbesserung zur Folge.
Wird auf eine grössere Elektronenemission kein Wert gelegt, so kann zufolge der behinderten Wärmeabstrahlung die Belastung der Röhre verringert und somit an Stromkosten gespart werden.
Es ist zwar schon bekannt, Elektroden von elektrischen Leuchtröhren mit umschliessenden Ringen oder Hülsen zu versehen. Letztere dienten hiebei jedoch entweder zur Vergrösserung der Elektrodenoberfläche und zum Ansetzen der positiven Lichtsäule oder zur Ausbildung eines die Zerstäubung der Hauptelektrode behindernden elektrischen Feldes. In beiden Fällen war die umschliessende Hülse mit der eingeschlossenen Hauptelektrode stromleitend verbunden, während bei der neuen Verwendung der umschliessenden Metallhülse als Hilfselektrode dies naturgemäss nicht der Fall ist.
Wird bei Gleichstrombetrieb allein die Kathode von einer solchen dann als Hilfsanode geschalteten Metallhülse umschlossen, so ist es im Gegensatz zum Wechselstrombetrieb in der Regel notwendig, die Kathode dauernd durch besonderen Strom zu heizen, da der Kathodenfall im allgemeinen zu klein ist, um die Kathode auf hoher Temperatur zu halten. Bei Wechselstrombetrieb ist dies nicht notwendig, weil die Hauptelektroden abwechselnd als Anoden und Kathoden wirken und durch den fortgesetzt von neuem eintretenden Anodenfall genügend erhitzt werden.
Die bei Gleichstrombetrieb in der Regel notwendige besondere Heizung der Kathode lässt sich jedoch, was eine weitere Ausbildung der Erfindung darstellt, vermeiden, wenn die Hilfsanode aus einem die Kathode allseitig umschliessenden, elektronenemittierende Stoffe tragenden oder enthaltenden kapselförmigen Gehäuse besteht, das nach erfolgter Zündung der Röhre auch als Kathode wirkt und zwei hintereinander geschaltete Entladungsstrecken in der Röhre herstellt.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der neeun Leuchtröhre schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine für Wechselstrombetrieb und Fig. 2 eine für Gleichstrombetrieb geeignete Leuchtröhre.
Die mit beliebigen Gasen, Dämpfen oder einem Gasdampfgemisch gefüllte Röhre 1 nach Fig. 1 besitzt erweiterte Endteile 2, 2', in denen die an die Hauptbetriebsstromleitungen 3, 3'angeschlossenen, während des Leuchtröhrenbetriebes glühenden Hauptelektroden 4, 4'untergebracht sind. Die Hauptelektroden können, wie dargestellt, mit zwei Klemmen 5,5'eines Wechselstromnetzes oder aber auch mit der Sekundärspule eines Transformators verbunden sein. Die Hauptelektroden 4, 4', die zweckmässig aus einem gesinterten Gemisch von schwer schmelzbaren Metallen und elektronenemittierenden Stoffen, insbesondere Oxyden, bestehen, sind von Metallhülsen 6, 6'umschlossen, die als Hilfselektroden geschaltet sind.
Zu diesem Zweck ist die linke Metallhülse 6 durch eine einen Widerstand 7 enthaltende Leitung 8 mit der Betriebsstromleitung 3', und die Hülse 6'durch eine, ebenfalls einen Widerstand 7'enthaltende
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Leitung 8'mit der Betriebsstromleitüng 3 verbunden. In einer der beiden Betriebsstromleitungen 3,. 3' ist endlich noch die übliche, zur Herstellung der Brennspannung dienende Drosselspule 9 eingebaut.
Bei Stromeinschaltung bilden sich vorerst in bekannter Weise Entladungen zwischen den Hauptelektroden 4, 4'und den erfindungsgemäss als umschliessende Hülsen ausgebildeten Hilfselektroden 6, 6' aus. Die Hauptelektroden werden dadurch erhitzt und zur Aussendung von Elektronen und Ionen veranlasst. Sobald die Füllung der Röhre 1 genügend ionisiert ist, geht die Entladung zwischen den Hauptelektroden über, da die ionisierte Röhrenfüllung alsdann einen geringeren Widerstand darstellt als die den Hilfselektroden vorgeschalteten Widerstände 7, 7'.
Die elektronenemittierenden Hauptelektroden 4,4'können beliebige Gestalt erhalten und auch in bekannter Weise noch gesondert angeheizt werden, beispielsweise mittels einer herumgelegten Heizdrahtwicklung.
Die in Fig. 2 dargestellte Leuchtröhre 1 besitzt wiederum erweiterte Endteile 2, 2'. und zwei Hauptelektroden 4, 4', die in diesem Falle jedoch durch die Hauptbetriebsstromleitungen 3, 8'an die Klemmen 5, 5' eines Gleichstromnetzes angeschlossen sind. Die als Kathode wirkende Hauptelektrode 4 hat im dargestellten Beispiel pinselförmige oder büschelförmige Gestalt, obwohl sie gegebenenfalls auch anders gestaltet sein könnte. Diese pinselförmige Kathode 4 besteht aus Metalldrähten, zweckmässig Wolframdrähten, die elektronenemittierende Stoffe enthalten oder mit diesen bedeckt sind. In der Zuleitung. 3 der Kathode 4 befindet sich ein Widerstand 10, der nach erfolgter Zündung der Röhre die Brennspannung herstellt.
Die als Anode geschaltete Elektrode 4'besteht zweckmässig aus gewöhnlichen Metallen des Handels oder gegebenenfalls auch aus schwer schmelzbaren Metallen. Die Kathode 4 ist in diesem Falle von einem eine Hilfsanode darstellenden kapselförmigen Gehäuse 11 allseitig umschlossen, zu welchem Zwecke die Stromzuführung 3 isoliert durch den Boden dieses Gehäuses 11 hindurchgeführt ist. Diese gehäuseförmige Hilfsanode 11 besteht aus einem gesinterten Gemisch von elektronenemittierenden Stoffen, insbesondere Oxyden der Erdalkalimetalle und schwer schmelzbaren Metallen. Es kann aber auch das Gehäuse 11 aus Metall bestehen und mindestens auf der Aussenseite, zweckmässig aber auch noch auf der Innenseite einen elektronenemittierenden Überzug aufweisen.
Diese gehäuseförmige Hilfselektrode 11 ist durch eine Leitung 12, in der ein Widerstand 13 und ein Schalter 14 eingebaut sind, an die Leitung 3'Imd damit an die positive Klemme 5'angeschlossen. Der Schalter 14 steht unter der Wirkung eines in der Hauptbetriebsstromleitung 3'eingebauten Elektromagneten 15. An einige Teilwindungen des Widerstandes 13 ist ein kleiner Hochfrequenzapparat 16 angeschlossen, der in an sich bekannter Weise aus einem mit einem Hammenmterbrecher versehenen Funkeninduktor, einem Sehwingungskreis und einem Hochfrequenztransformator besteht.
Vom Hochfrequenzapparat 16 gehen zwei Leitungen 17 aus, deren freie Enden entweder unmittelbar mit den Hauptelektroden 4, 4'verbunden oder, wie dargestellt, nur in Nähe der Elektroden in Form von Schlaufen 18 um die Leuchtröhre 1 herumgewunden sind.
Bei Stromeinschaltung bildet sich vorerst zwischen der Kathode 4 und der umschliessenden Hilfs- elektrode 11 eine Glimmentladung mit verhältnismässig schwachem Strom, etwa 20-50 Milliampere, aus. Sind die Elektroden 4, 11, die beide elektronenemittierende Stoffe enthalten oder tragen, genügend erhitzt, so geht die Glimmentladung in eine Bogenentladung über, was durch Absinken der Spannung zur Folge hat, dass alsdann ein verhältnismässig starker Strom, etwa 1 Amp. und mehr, durch die Elektroden 4, 11 fliesst. Durch den starken Strom nimmt nunmehr der Widerstand 13 erheblich mehr Spannung auf.
Der Spannungsabfall von Ende zu Ende des Widerstandes 13 wird grösser, was bewirkt, dass nunmehr der angeschlossene Hochfrequenzapparat 16, der, solange die Glimmentladung bestand, keine genügende Spannung bekam, jetzt die für sein Ansprechen ausreichende Spannung erhält. Durch die eintretende Hochfrequenzentladung wird der Gasinhalt der Leuchtröhre ionisiert, und nunmehr auch eine Entladung zwischen der Aussenseite der gehäuseförmigen Hilfselektrode 11 und der Anode 4'hergestellt. Die Hilfselektrode 11 wirkt hiebei dann gleichzeitig als elektronenemittierende Kathode.
In der Röhre entstehen dabei zwei hintereinander geschaltete Entladungsstrecken, u. zw. eine kurze zwischen der Kathode 4 und der Innenseite der Hilfselektrode 11 und eine zweite längere zwischen der Aussenseite der Hilfselektrode 11 und der Anode 4'.
Die gleichzeitig als Anode und Kathode wirkende Hilfselektrode 11 bekommt den vollen Strom der Röhre und nimmt demgemäss eine hohe Temperatur an. Die die Kathode vollständig umschliessende, äusserst heisse Hilfselektrode 11 wirkt gewissermassen als Ofen für die eingeschlossene Kathode und hält diese dauernd auf so hoher Temperatur, dass auch ohne gesonderte Beheizung der Kathode ein Auslöschen der Entladung nicht eintreten kann.
Sofort mit bewirkter Zündung der Hauptentladungsstrecke zwischen der Kathode 4, der Hilfselektrode 11 und der Anode 4'wird durch Ansprechen des Elektromagneten 15 der Schalter 14 geöffnet und damit die Zuleitung 12 samt Widerstand 13, Hochfrequenzapparat 16 und Hilfselektrode 11 selbsttätig abgeschaltet, ohne dass die Entladung über die Hilfselektrode hinweg hiedureh leidet. Das Vorschalten der Stromzuführung für die Hilfselektrode gibt naturgemäss die Möglichkeit, die Röhre durch Ersparen des Nebenstromes ökonomischer zu betreiben.
An Stelle des elektromagnetiseh betätigten
Schalters 15 könnte auch ein Handschalter, ein Zeitschalter oder ein thermisch betätigter Schalter treten,
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Wenn der Hochfrequenzapparat 16 gesondert gespeist wird, kann gegebenenfalls auch von der Vorsehung des Schalters 14 abgesehen werden, also die gehäuseförmige Hilfselektrode 11 ständig durch eine Zu- leitung 12 in Verbindung mit der positiven Klemme 5'bleiben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Leuchtröhre mit die Zündung erleichternden Hilfselektroden und diesen vorgeschalteten Widerständen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektroden aus Hülsen (6, 6') bestehen, die die im Betriebe glühenden Hauptelektroden (4, 4') umschliessen.