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Vorrichtung mit einer elektrischen Leuchtröhre.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine elektrische Leuchtröhre enthält. Bekannt- lich ist die Zündspannung einer solchen Leuchtröhre beträchtlich hoher als die Betriebsspannung, wobei auch der absolute Wert der Zündspannung in den meisten Fällen sehr hoch ist.
Zwecks Erreichung einer leichten Zündung ist schon vorgeschlagen worden, eine Leuchtröhre mit in der Röhre ausgespannten, fadenförmigen, einen grösseren Widerstand als die Gassäule aufweisenden und mit den Hauptelektroden verbundenen Hilfselektroden zu versehen.
Ferner ist es bekannt, in der Nähe der beiden Hauptelektroden einer Leuchtröhre kleine plattenförmige Hilfselektroden anzuordnen und jede dieser Hilfselektroden mit der am weitesten von ihr entfernten Hauptelektrode zu verbinden, so dass zwischen jeder Hilfselektrode und der ihr benachbarten Hauptelektrode dieselbe Spannung liegt wie zwischen den Hauptelektroden.
Zweck der Erfindung ist nun, die Zündspannung einer Leuchtröhre, in der neben den Hauptelektroden ein oder mehrere Paare von Hilfselektroden vorhanden sind, deren jedes aus zwei draht-oder streifenförmigen, in der Längsrichtung der Leuchtröhre angeordneten Hilfselektroden besteht, noch weiter herabzusetzen und sehr nahe an die Betriebsspannung heranzurücken. Die Herabsetzung der Zündspannung ermöglicht es selbstverständlich auch, längere Röhren als bisher mit einer bestimmten Spannung der den Entladungsstrom liefernden Stromquelle zu betreiben.
Gemäss der Erfindung werden die Hilfselektroden der Leuchtröhre unter Zwischenschaltung einer Impedanz an eine Hilfsstromquelle angeschlossen, welche eine höhere Spannung besitzt als die Stromquelle, an die die Hauptelektroden angeschlossen sind.
Die höhere Spannung, welche an die Hilfselektroden angelegt wird, verursacht beim Inbetriebsetzen der Röhre sehr schnell eine Glimmentladung zwischen den Hilfselektroden, während zwischen den Hauptelektroden und den Hilfselektroden auch Entladungen auftreten. Dabei scheinen die von den Hauptelektroden abgewendeten Enden der Hilfselektroden eine Saugwirkung auf die Elektronen auszuüben, die in der Nähe der Hauptelektroden gebildet werden. Durch diese Einflüsse kommt die Entladung zwischen den Hauptelektroden schon bei sehr niedriger Spannung zustande.
Es ist festgestellt worden, dass die Zündung bei einer niedrigeren Spannung stattfindet als in dem Falle, wo die Hilfselektroden mit den Hauptelektroden verbunden werden. Selbstverständlich könnte man die Zündung der Leuchtröhre auch ohne Anwendung der erfindungsgemässen Massnahme durch Vergrösserung der an der Röhre liegenden Spannung erreichen. Solches erfordert jedoch einen grösseren, die Vorrichtung verteuernden Transformator. Es hat sich als billiger herausgestellt, den Transformator, der den Entladungsstrom liefert, nicht zu vergrössern und einen kleinen Transformator geringer Leistung, an den die Hilfselektroden angeschlossen sind, zu verwenden.
Die Erfindung kann auch dann Anwendung finden, wenn eine Leuchtröhre vorliegt, die nicht ohne weiteres aus einem Netz üblicher Spannung betrieben werden kann, so dass ein Transformator zum Hinaufsetzen der Netzspannung nötig sein würde.
In manchen Fällen kommt man nun aus, wenn man die erfindungsgemässen Massnahmen anwendet, wobei die Hauptelektroden an das Netz angeschlossen werden können und nur ein billiger Hilfstransformator geringer Leistung benötigt wird.
Die hier gegebene Erklärung der Erscheinungen wird nur unter Vorbehalt gegeben ; es ist vielleicht möglich, die Erscheinungen anders zu erklären. Was auch die richtige Erklärung sein möge, festgestellt wurde, dass durch die Erfindung eine erhebliche Herabsetzung der Zündspannung erreicht werden kann.
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Besonders niedrige Zündspannungen werden erhalten, wenn die Leuchtröhren mit einer oder mehreren
Glühelektroden versehen werden.
Es ist sehr empfehlenswert, die Elektroden der Leuchtröhre derart mit den Stromquellen zu verbinden, dass, wenn die mit einer Hauptelektrode verbundene Klemme der den Entladungsstrom liefernden Stromquelle positiv ist, der Pol der Hilfsstromquelle, der an die der Hauptelektrode benachbarte Hilfselektrode angeschlossen ist, negativ ist. Der Stromkreis der Hilfselektroden kann gegebenenfalls mit dem Kreis des Hauptentladungsstromes leitend verbunden werden. Falls eine solche Verbindung nicht vorgenommen wird, ist es zweckmässig, zwischen jede Hilfselektrode und die Hilfsstromquelle die Hälfte der Impedanz zu schalten, die in den von den Hilfselektroden und der Hilfsstromquelle gebildeten Stromkreis geschaltet ist.
Wird die Röhre mit Wechselstrom betrieben, so findet die Zündung in jeder Hälfte der Wechselstromperiode statt. Infolge der höheren Spannung der Hilfsstromquelle wird die Spannung zwischen den Hilfselektroden schneller ansteigen als die Spannung zwischen den Hauptelektroden, was der Ioni- sienmg der Gasfüllung und einer schnellen Zündung sehr zugute kommt.
Es geschieht öfters, dass die Hilfselektroden während des Betriebes der Rohre an ihrer Oberfläche zerstäuben. Dies kann dadurch vermieden werden, dass die Hilfselektroden an den gefährdeten Stellen mit einer isolierenden Schicht bedeckt werden. Die Stellen, welche am leichtesten zerstäuben, kann man z. B. mit einem Porzellanröhrchen, das auf die Elektroden geschoben wird, abdecken.
Wenn die Hilfselektroden zerstäuben, so setzen sich die Materialteilchen auf der inneren Röhren- w and ab, wodurch diese geschwärzt und die Liehtausstrahlung ungünstig beeinflusst wird. Ausser durch
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vermieden werden, dass die Hilfselektroden mindestens über einen Teil ihrer Länge von einem gitterförmigen Teil umgeben werden. Dieser gitterförmige Teil fängt die zerstäubten Materialteilchen auf, so dass die Durchlässigkeit der Wand nicht beeinträchtigt wird.
Die einander zugewandten Enden der Hilfselektroden werden zweckmässig mit Hilfe eines isolierenden Teils, z. B. einer Glasperle, miteinander verbunden, wodurch eine feste gegenseitige Lage der Hilfselektroden bewirkt wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.
Die in Fig. 1 gezeichnete Röhre 1 besitzt zwei Elektrodenkammern 2 und 3, in denen sich die Glühelektroden d und 5 befinden. Diese auf die Füsschen 6 und 7 aufgestellten Glühelektroden bestehen aus einem schraubenförmig gewundenen Draht, der mit Erdalkalioxyd oder einer andern die Elektronenemission erhöhenden Substanz bedeckt ist. In der Röhre sind zwei drahtförmige Hilfselektroden 8 und 9 angebracht. Diese metallenen Hilfselektroden sind in der Achse der Röhre ausgespannt und an dem einen Ende durch die Glasperle 10 miteinander verbunden, während das andere Ende durch das Füsschen 6 bzw. y herausgeführt ist. Die Hilfselektroden brauchen nicht in einer Linie zu liegen und können in vielen Fällen mit Vorteil aus Metallstäben hergestellt sein.
Wie schon bemerkt wurde, können auch mehrere Paare Hilfselektroden in der Röhre angeordnet werden. In manchen Fällen ist es empfehlenswert, die Hilfselektroden einander über einen kleinen Teil ihrer Länge überragen zu lassen. Die Strecke, über die
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betragen.
Manchmal ist es zweckmässig, neben diesen Glühelektroden eine plattenförmige Anode anzuordnen und diese leitend mit ersteren zu verbinden.
Die Glühelektrode und die plattenförmige Elektrode, die z. B. zylinderförmig sein kann, arbeiten dann in jeder Wechselstromperiode abwechselnd als Kathode und Anode.
Die Röhre ist mit einer Gasfüllung, die z. B. aus einem oder mehreren Edelgasen besteht, gefüllt.
Die Füllung kann auch aus Dampf oder aus einem Gemisch von Dampf und Gas bestehen, weshalb hier unter Gasfüllung auch eine solche einen Dampf enthaltende Füllung verstanden wird. Beim Betrieb wird in dieser Gasfüllung eine positive Säulenentladung erzeugt, welche Lichtstrahlen aussendet.
Die Hilfselektroden 8 und 9 sind über die Widerstände 11 bzw. 12 mit der Sekundärwicklung 13 des Transformators 14 verbunden, dessen Primärwicklung 15 beispielsweise an ein Lichtnetz üblicher Spannung 16 angeschlossen werden kann. Die Glühelektroden 4 und 5 werden von den sekundären Transformatorwicklungen 17 und 18 gespeist. Die Primärwicklung 24 des betreffenden Transformators ist ebenfalls an die Wechselstromquelle 16 angeschlossen. Der Entladungsstrom, der zwischen den Hauptelektroden 4 und 5 fliesst, wird der Wechselstromquelle 16 unmittelbar entnommen, zu welchem Zweck die Klemmen dieser Stromquelle durch die Leiter 19 und 20 mit den Mitten der Transformatorwicklungen 17 und 18 verbunden sind. Ausserdem ist eine Vorsehaltimpedanz 21 mit der Entladungsbahn in Reihe geschaltet.
Genügt die Spannung der Stromquelle16 nicht, um die Leuchtröhre zu betreiben, so ist es möglich, die Spannung des Netzes mit Hilfe eines Transformators hinaufzutransformieren. Wenn in diesem Falle von der Spannung der Weehselstromquelle, an welche die Hauptelektroden angeschlossen sind. gesprochen
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wird, so ist damit selbstverständlich die Spannung der Sekundärwicklung des Aufwärtstransformators gemeint. Ebenso ist die Spannung der Sekundärwicklung 13 gemeint, wenn von der Spannung der Hilfs- stromquelle, welche an die Hilfselektroden gelegt wird, die Rede ist.
Der Transformator 14 ist so bemessen, dass die Spannung der Sekundärwicklung 13 höher ist als die Spannung der Stromquelle 16. Die Verbindungen sind so ausgeführt, dass, wenn die mit der Elektrode 4 verbundene Klemme der Stromquelle 16 negativ ist, der mit der Hilfselektrode 8 verbundene Pol der Sekundärwicklung 13 positiv ist. Infolge der höheren Spannung der Wicklung 13 steigt bei jeder Zündung der Röhre die zwischen den Hilfselektroden 8 und 9 angelegte Spannung schneller an als die Spannung zwischen den Elektroden 4 und 5. Zwischen den einander zugewendeten Enden der Hilfselektroden 8 und 9 entsteht sehr schnell eine Glimmentladung, während auch zwischen der momentan als Kathode arbeitenden Glühelektrode und der benachbarten Hilfselektrode eine Bogenentladung auftritt.
Wirkt die Elektrode 4 als Kathode, so scheinen die in der Bogenentladung gebildeten Elektronen von dem unteren Ende der Hilfselektrode 9 abgesaugt zu werden, was mit zu einer schnellen Zündung der Hauptentladung beiträgt.
Der Strom, der durch den von der Transformatorwicklung 13 und den Hilfselektroden 8 und 9 gebildeten Stromkreis fliesst, bleibt infolge der Einschaltung der Widerstände 11 und 12 sehr klein. Diese Widerstände können z. B. je 1000 bis 10. 000 Ohm betragen. Demzufolge kann die Leistung des Transformators 14 sehr klein gewählt werden. Die Widerstände 11 und 12 können durch eine Drosselspule oder durch einen Kondensator ersetzt werden.
Versuche haben ergeben, dass z. B. eine Leuchtröhre mit einer Länge von 1 m, einem Durchmesser von 40 mm und einer Neonfüllung mit einem Druck von 1'8 mm mit einer Spannung von 180 bis 190 Volt gezündet wurde. Die Spannung der Sekundärwicklung 13 war dabei 360 Volt.
Die in Fig. 2 dargestellte Röhre stimmt in der Hauptsache mit der Röhre 1 der Fig. 1 überein.
Nur sind die Hilfselektroden 8 und 9 teilweise mit isolierenden Porzellanröhrchen 22 abgedeckt, u. zw. sind diese Röhrchen in der Nähe der Glühelektroden 4 und 5 angebracht, denn dort scheinen die Hilfselektroden stark zu zerstäuben. Auch die einander zugewandten Enden der Hilfselektroden zerstäuben ziemlich schnell, weshalb diese Enden von einem Metallnetz 23, das gegen die Röhrenwand abgestützt ist, umgeben sind. Dieses Netz fängt die zerstäubten Metallteilchen auf, so dass eine Schwärzung der Wand vermieden wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung mit einer elektrischen Leuchtröhre, in der neben den Hauptelektroden ein oder mehrere Paare Hilfselektroden angebracht sind, deren jedes aus zwei draht-oder streifenförmigen, in der Längsrichtung der Leuchtröhre angeordneten Hilfselektroden besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektroden der vorzugsweise mit einer oder mehreren Glühelektroden versehenen Leuchtröhre unter Zwischenschaltung einer Impedanz an eine Hilfsstromquelle angeschlossen sind, welche eine höhere Spannung besitzt als die Stromquelle, an welche die Hauptelektroden angeschlossen sind.