<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
EMI1.2
wandlung der elektrischen Energie in sieht-oder unsichtbare Energie, hauptsächlich aber für Beleuchtung- zwecke geeignet ist und an das gebräuchliche Stromnetz anschliessbar ist. Solche Entladungsröhren werden in der Beschreibung kurz "Leuchtröhren" genannt.
Die Verbreitung der Leuchtröhren, die hauptsächlich die Lichtausstrahlung der positiven Licht- säule ausnützen, wurde bisher dadurch erschwert, dass sie nicht unmittelbar an das Liehtnetz ansehliess- bar waren und nicht durch einfache Einschaltung in Betriebszustand gesetzt werden konnten wie z. B. elektrische Glühlampen ; sondern es waren besondere Einrichtungen nötig, mit Hilfe welcher die Kathode geheizt und die Röhre gegebenenfalls gezündet werden konnte. Diese Röhren waren einerseits kostspielig und nahmen auch viel Platz in Anspruch, anderseits sind sie schwer zu handhaben und sind auch nicht immer zuverlässig.
Die Erfindung betrifft eine solche Leuchtröhre mit Glühkathode welche ohne Einschaltung eines Transformators unmittelbar, bzw. mit einem zwecks Ausgleichung der fallenden Charakteristik der Röhre, d. h. zur Verhinderung der nach der Zündung erfolgenden unzulässig grossen Stromaufnahme, gegebenenfalls in dem Sockel oder in der Fassung anbringbaren Widerstand, Drosselspule oder Kondensator in Serie geschaltet. an das gebräuchliche Beleuchtungsnetz anschliessbar ist.
Das Hautpmerkmal der erfindungsgemässen Röhre ist, dass sie eine oder mehrere indirekt geheizte
Glühkathoden besitzt, deren Heizkörper so bemessen sind, dass sie unmittelbar oder wenn die Röhre mehr als eine Glühkathode hat, miteinander in Serie geschaltet an das Lichtnetz angeschlossen werden können.
Dies bedeutet, dass sogar bei den gebräuchlichen niedrigsten Netzspannungen (110 Volt) der oder die Heizkörper der Glühkathode so bemessen werden müssen, dass auf die Enden des Heizkörpers oder auf die Enden des Heizkörpers jeder einzelnen Kathode oder auf die Enden der miteinander in Serie geschalteten Heizkörper einer Kathode mindestens 30 Volt Spannung fällt. Bei 110 Volt Wechselstrom werden zwecks Ausnützung der beiden Phasen des Wechselstromes zwei glühende Elektroden in der Röhre angebracht, welche abwechselnd als Anode und Kathode wirken. Mit der Röhre wird noch ein Vorschaltwiderstand oder eine Drosselspule in Serie geschaltet. Zwecks Erreichung eines entsprechenden Wirkungsgrades und entsprechender Abmessungen soll durch den Vorschaltwiderstand nicht mehr als 50 Volt Spannung aufgezehrt werden.
In diesem Fall gelangt an die Enden der Röhre von der Netzspannung von 110 Volt nur mehr 60 Volt. Wenn also die Heizkörper zweier Glühkathoden in Serie geschaltet werden, fällt auf eine Elektrode 30 Volt. Es ist aber zweckmässig, die Heizkörper für eine grössere als diese Spannung zu bemessen und durch Weglassen des mit der Röhre in Serie geschalteten Vorsehaltwiderstandes direkt an das Netz zu schalten.
Der oder die Heizkörper der Glühkathode müssen bei der erfindungsgemässen Röhre so bemessen werden, dass der Widerstand des Heizkörpers jeder glühenden Elektrode, oder falls Elektroden mit mehreren Glühkörpern verwendet werden, der Widerstand der in Reihe geschalteten Heizkörper im Betriebszustand gemessen so gross ist, dass er den folgenden Erfordernissen entspricht : RW > - 900, wobei R der Widerstand und W die Heizleistung des Glühkörpers oder der Gliihkörper der Elektrode bei jener Stromstärke ist, die durch diese Körper während der Inbetriebsetzung, d. h. vor der Zündung der Röhre durchfliesst. Bei dieser Bemessung beträgt der Spannungsabfall in dem Heizkörper oder in
<Desc/Clms Page number 2>
den Heizkörpern mehr als 30 Volt.
Es ist natürlich, dass der oder die Glühkörper dabei so bemessen sein müssen, dass obige Heizleistung für die Erwärmung der Kathode auf jene Temperatur, welche die zur
EMI2.1
Glühelektroden von Röhren mit mehreren Elektroden können entweder in der Röhre oder ausserhalb der Röhre in Reihe geschaltet werden.
Eine direkt geheizte Glühkathode mit einer Heizspannung von 30 oder mehr Volt kann in dem
Gasraum nicht untergebracht werden, da zwischen den einzelnen Teilen der Kathode bei einer solchen Spannung schon eine Entladung entstehen würde, die einerseits die zwischenliegenden Teile der Kathode kurzschliessen und dadurch wirkungslos machen und anderseits auch bald zum Unbrauchbarwerden der Röhre führen würde.
Es sind schon Leuchtröhren mit direkt geheizten Kathoden bekannt, bei welchen die Heizkörper der Kathode mit Dazwisehenschaltung von Vorschaltwiderständen an das Netz angeschlossen sind. Bei diesen bekannten Röhren werden aber die Glühkörper der einzelnen Elektroden für eine geringere Spannung als 30 Volt bemessen. Wenn aber die Kathoden mit einem Strom von kleiner Spannung geheizt werden, so ist zwecks Erreichung der benötigten Temperatur eine grosse Stromstärke (mindestens 1 Amp.) zu verwenden ; bei diesen Röhren ist der Heizstrom von gleicher Grössenordnung wie der Entladungs- strom der Röhre. Wenn ausserdem der Spannungsabfall entlang des Vorschaltwiderstandes in Betracht gezogen wird, ist es klar, dass solche Röhren mit einem sehr schlechten Wirkungsgrad arbeiten.
Mit der Kathode der erfindungsgemässen Röhre ist eine entsprechende Wirkung sogar bei Verwendung von einer Heizspannung von 30 oder mehr Volt zu erreichen, einerseits darum, weil der Heizkörper der Kathode längs seines ganzen Umfanges in Isoliermaterial gebettet oder mit Isoliermaterial umgeben ist, anderseits darum, weil auch zwischen den Zuführungsdrähten der Heizkörper keine Entladung entstehen kann.
Die Stromzuleitungen müssen deshalb im Innern der Röhre gegeneinander entweder isoliert sein u. zw. zweckmässig so, dass wenigstens der eine, womöglich aber beide Zuführungs- drähte im Inneren der Röhre ihrer ganzen Länge nach mit Isoliermaterial überzogen sind, oder es müssen zwischen den zwei Zuführungsdrähten Schinne aus leitendem oder isolierendem Material angebracht werden, wodurch eine Entladung zwischen den Zuführungsdrähten unmöglich wird. Es kann aber auch so verfahren werden, dass der Gasdruck in der Röhre und die Anordnung des Heizkörpers so gewählt wird, dass zwischen den Zuführungsdrähten eine Entladung unter Wirkung der Heizspannung nicht zustande kommen kann.
Die Kathode besteht zweckmässig aus einem aus leitendem Material, z. B. Nickel oder Molybdän bestehenden, an einem oder beiden Enden geschlossenen Zylinder, dessen äussere Oberfläche mit einem
EMI2.2
arbeit der Elektronen möglichst klein ist.
Im Innern der Kathode befindet sich der, zweckmässig aus schwerschmelzbarem Metall, z. B. aus Wolfram verfertigte, zweckmässig spiralförmige Glühkörper, der in ein hitzebeständiges isolierendes Material (z. B. Chamotte) eingebettet sein kann
Die Kathode kann mit einem-bei Gleichstrom natürlich mit dem negativen Pol verbunde sein. Die Glühkathode kann aber an einen mittleren, entsprechend gewählten Punkt des Heizkörpers, der in diesem Falle zweckmässig aus zwei Stücken besteht, geschaltet werden. In diesem Fall wird der Entladungsstrom durch jenen Teil des Heizkörpers fliessen, bzw. durch jenen Glühkörper der Kathode,
EMI2.3
EMI2.4
<Desc/Clms Page number 3>
Die erfindungsgemässe Röhre kann mit jedem bei Leuchtröhren gebräuchlichen Gas oder Gasgemisch gefüllt werden, gegebenenfalls auch unter Beimischung von Dämpfen. So kann die Gasfüllung z. B. aus einem oder mehreren Edelgasen, aus einem Gemisch von Edelgas, unedlem Gas oder Metalldampf, aus Kohlensäure usw. bestehen.
Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Röhre und ihrer Schaltung werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnung ausführlich erörtert : Fig. 1 ist eine schematische Abbildung der erfindungsgemässen Röhre mit zwei Elektroden und ihrer Schaltung. Fig. 2 ist ein sehematiseher Teilsehnitt einer der in Fig. 1 abgebildeten ähnlichen Röhre, bei welcher ein Teil des Vorsehaltwiderstandes in die Elektrode eingebaut ist. Fig. 3 ist ein Längsschnitt der Röhre der Fig. 1 im vergrösserten Massstabe.
Die z. B. mit Neongas von 5 m. m Druck gefüllte Röhre 1 (Fig. 1) hat zwei heizbare Elektroden 2 und.'3, die mittels Heizkörper 4 und 5 erhitzt werden, deren eines Ende an die Elektrode geschaltet ist, während das andere Ende mittels Stromzuführungsdrähten 6 und 7, welche von dem Entladungsraum isoliert sind, aus der Röhre herausgeleitet ist. Ausser den erwähnten zwei Elektroden ist in der Röhre
EMI3.1
Hilfselektrode besteht aus einem grobmaschigen Metallnetz, das an seinen beiden Enden von den Blech- ringen 10 a und 10 b abgegrenzt ist. an welche die Zuführungen 8 und 9 der Elektrode angeschlossen sind.
Das Metalldrahtnetz besteht aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Wolfram oder Molyb- dän. Die Zuführungen 6 und 8 sowie 7 und 9 sind ausserhalb des Gasraumes der Röhre miteinander ver- bunden ; die Zuführung M der Elektrode S ist unmittelbar, die Zuführung 14 von Elektrode. 3 durch den
Widerstand (oder Drosselspule) 1-5 an die Pole 11 bzw. 12 der Weehselstromquelle angeschlossen. Es ist aus der Abbildung ersichtlich, dass die Heizkörper 4 und. 5 mittels der Hilfselektrode 10 miteinander verbunden sind, d. h. diese ist an die äquipotentialen Punkte der zwei Heizkörper angeschlossen. Die
Oberfläche der Elektroden 2 und j'ist mit einer Elektronen emittierenden Substanz, z. B. mit einer Erdalkalimetallverbindung überzogen.
Die Röhre wirkt in der oben erörterten Schaltung wie folgt :
Nachdem die Wechselstromspannung von z. B. 110 Volt an die Punkte 11 und 12 gelegt wurde, ist der Stromkreis wie folgt gebildet : 11, . 3, 2, 4. 6, 8, 10 a, 10, 10 b, 9, 7, 5, , 1. , 12.
Die Heizkörper 4, 5 und der Widerstand 15 sind z. B. so bemessen, dass der Spannungsabfall dem Heizkörper entlang 50, dem Widerstand entlang 10 Volt beträgt. Zur Heizung einer Elektrode genügen beiläufig 5-10 Watt. In diesem Fall ist also der Heizstrom der Röhre z. B. 0'1-0'2 Amp. und dabei der Entladungsstrom derselben Röhren z. B. 2 Amp. In dem Moment, in welchem die Elektroden die Temperatur erreichen, bei welcher sie schon eine beträchtliche Elektronenemmission haben, entsteht zwischen der gerade negativen Elektrode, z.
B. 2, und zwischen der gegen sie um 50 Volt positiveren Hilfselektrode 10 eine Entladung, die sofort an die positivste Elektrode übergeht, so dass zwischen Elektroden 2 und.) eine positive Leuchtsäule hoher Lichtintensität entsteht, welche, da die Elektroden emissionsfähig sind, auch während des Polwechsels erhalten bleibt. Die Hilfselektrode 10 ist, wie schon erwähnt, vorteilhaft, ein grobmaschiges aus schwerschmelzendem Metall verfertigtes Netz, welches von der einen bis zu der anderen Elektrode reicht und den Entladungsraum umschliesst. Wie bekannt, ist ein den Entladungsraum umschliessendes Netz aus leitendem Material besonders geeignet zur Führung der Entladung und zur Beschützung des Entladungsraumes gegen die statischen Wirkungen der Ballonwand.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung (auf welcher Abbildung nur die Schaltung der rechtsseitigen Elektrode sichtbar ist) ist die Elektrode. 3 mit Zwischenschaltung der miteinander in Reihe geschalteten Widerstände 15 und 27 an die Stromquelle angeschlossen, wobei der Widerstand 27 als Heizkörper ausgebildet und im Inneren der Elektrode angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung kann der Heizkörper 5 auf einen grösseren Widerstand, wie oben erwähnt, bemessen, d. h. der Heizstrom der Röhre kann kleiner genommen werden, da die Elektrode mittels des Widerstandes bzw. Heizkörpers 27 auch der Entladungsstrom der Röhre heizt.
Diese Anordnung mit zwei Heizkörpern besitzt ausser der Verbesserung des Wirkungsgrades noch den Vorteil, dass die Gefahr eines Ausbrennen kleiner ist, u. zw. aus folgenden Gründen :
Vor Zündung der Röhre fliesst der Entladungsstrom, welcher ein Mehrfaches des Heizstroms beträgt, bei keiner Anordnung durch den mit dem Heizkörper in Reihe geschalteten Widerstand 15, sondern nur der schwache Heizstrom ; der Spannungsabfall ist also dem Widerstand entlang klein und deshalb erhält der Heizkörper eine höhere Spannung als nach der Zündung, wo die Summe der durch den Widerstand 15 fliessenden Heiz-und Entladungsströme schon einen grossen Spannungsabfall in diesem verursacht.
Bei einer Elektrode mit einem Heizkörper muss dieser so bemessen sein, dass er die zur Erhitzung der Elektrode benötigte Energie auch bei dieser niederen Spannung abgibt. Demgegenüber muss bei einer Elektrode mit zwei Heizkörpern der mit der Entladungsbahn parallel geschaltete Heizkörper nur in seinem Zustand bevor der Zündung (also bei höheren Spannungen) beinahe die gesamte Heizenergie abgehoben, da nach der Zündung der mit der Entladungsbahn in Serie geschaltete Heizkörper kleineren Widerstandes einen beträchtlichen Teil der Heizenergie übernimmt,
welcher vor der Zündung wegen
EMI3.2
<Desc/Clms Page number 4>
Heizkörpern der Widerstand des mit der Entladungsbahn parallel geschalteten Heizkörpers-wie schon erwähnt-viel grosser als derjenige des Vorschaltwiderstandes gewählt werden. Daraus folgt, dass der Unterschied der Energieaufnahme dieses Heizkörpers vor und nach der Zündung kleiner ist als beim Heizkörper bei der Ausführungsform der Elektrode mit einem einzigen Heizkörper, und deshalb ist auch die Gefahr des Ausbrennens geringer. Das Ausbrennen des Glühfadens kann deshalb vorkommen, weil vor der Zündung dieser in ein die Wärme schlecht leitendes Material eingebettete Glühkörper mehr Energie aufnimmt und sich überhitzt, bevor noch die Elektrode die zur Emission der Elektronen benötigte Temperatur erreicht.
Es ist klar, dass die dann erfolgende Überhitzung desto grösser ist, je grösser der Unterschied zwischen der Energieaufnahme vor und nach der Heizung ist, der wieder von dem Verhältnis seines Widerstandes zu dem Vorschaltwiderstand und zu dem Verhältnis des ständig fliessenden Heizstromes zu dem Entladungsstrom abhängt, wie dies oben erörtert worden ist. In einigen Fällen ist es zweckmässig, die Heizkörper 4,5 der zwei Glühelektroden der Röhre nicht mittels Hilfs- elektrode 10 in Reihe zu schalten, in welchem Falle man die eine Zuführung der Hilfselektrode auch weglassen kann. In einem solchen Falle ändert sich z.
B. die Schaltung der Fig. 1 so, dass die Zuführung 9 der Hilfselektrode wegbleibt und die Zuführung 7, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Widerstandes mit den Zuführungen 6 oder 8 verbunden wird. Es kann aber auch so verfahren werden, dass beide Zuführungen der Hilfselektrode beibehalten und dieser Widerstand zwischen die Zuführungen 6 und 8 oder 7 und 9 geschaltet oder auch zwischen die beiden Zufiihrungsdrahtpaare je ein Widerstand geschaltet wird. Diesen Widerstand oder diese Widerstände kann man entweder im Inneren der Röhre oder, besonders bei Röhren kleinerer Heizleistung, zweckmässig im Sockel der Röhre unterbringen.
Eine Elektrode der in Fig. 1 abgebildeten Röhre, deren Elektroden nur einen Heizkörper haben, und die ihr benachbarten Teile sind in Fig. 3 im vergrösserten Massstabe abgebildet.
Bei dieser Ausführungsart der Elektrode 2 ist diese ein aus Nickel oder Molybdänblech bestehender auf einer Seite geschlossener Zylinder, der wenigstens auf seiner Oberfläche Elektronen emittierendes Material enthält oder mit solchem Material, z. B. Erdalkalimetallverbindungen überzogen ist. Zur Heizung der Elektrode dient die Wolframspirale 4, welche auf den Isolierstab 21 gewickelt ist. Der Heizkörper ist von der Elektrode mittels des Isolierröhrchens 22 abgesondert. Der zwischen den Isolierkörpern 21 und 22 und dem Heizkörper 4 sich befindliche Raum ist allenfalls mit Chamotte ausgefüllt.
Das eine Ende des Heizkörpers ist an die Elektrode 2, das andere Ende an den Tragdraht 24 angeschlossen.
Dieser Tragdraht 24 ist von dem Glasröhrchen umgeben, so dass er von dem Entladungsraum sowie von Elektrode 2 in seiner ganzen Länge isoliert ist. Der Tragdraht 24 hat seine Fortsetzung in dem Zuführungsdraht 6 der ausserhalb des Gasraumes mit Draht 8 verbunden ist. Der Draht 8 ist mittels des
EMI4.1
sind ebenfalls in der Nähe der Quetschstelle 16 von Isolierröhrchen 18 bzw. 20 umgeben, damit die Entladung das Glas nicht beschädigt. Der Tragdraht 25 ist an dem ringförmigen Saum 10 a aus Metallblech der Hilfselektrode 10 befestigt, und das ganze Elektrodensystem ist auf das Gestell 17 montiert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasgefüllte elektrische Leuchtröhre mit einer oder mehreren indirekt geheizten Glühkathoden, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Heizkörper der Kathode oder der einzelnen Kathoden so bemessen sind, dass der in Ohm ausgedrückte Widerstand (R) des Heizkörpers je einer Kathode oder der Widerstand der in Reihe geschalteten Heizkörper einer Kathode im Betriebszustand gemessen mit der in Watt ausgedrückten Heizleistung (W) des durch ihn oder sie bei Inbetriebsetzung der Röhre durchfliessenden Stromes multipliziert ein Produkt grösser als 900 ergibt (RTV 900).