<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische Entladungsröhre.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine elektrische Entladungsröhre, die Metalldampf, insbesondere Dämpfe von schwerflüchtigen Metallen, wie Natrium, Kalium, Rubidium, Kadmium, Magnesium, Thallium, Zink, enthält, mit einer doppelwandigen Hülle zu umgeben und in dem Raum zwischen den Wänden dieser Hülle ein Vakuum herzustellen. Diese doppelwandige Hülle verringert die Wärmeabgabe der Entladungsrohre, so dass diese beim Betrieb eine höhere Temperatur annimmt. Hiedurch erhält der in der Röhre vorhandene Metalldampf einen höheren Druck, was in den Fällen, in denen diese Hülle Anwendung findet, von grossem Einfluss auf den Wirkungsgrad der zur Lichtausstrahlung verwendeten Entladungsröhre ist.
Die zwischen der Entladungsröhre und der doppelwandigen Hülle vorhandene Luft bewirkt einen Ausgleich der Temperatur der Röhrenwand, so dass das Entstehen örtlich stark überhitzter Teile der Röhrenwand verhindert wird, was ebenfalls einen günstigen Einfluss auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer hat. Es ist klar, dass das Vakuum im Raum zwischen den Wänden der Hülle nicht immer ein Hochvakuum zu sein braucht. Auch wenn dieser Raum Luft oder ein Gas unter geringem Druck hält, wird bereits eine wärmeisolierende Wirkung erhalten.
Die Erfindung bezweckt, solche Entladungsröhren derart zu verbessern, dass die Wärmeabgabe noch mehr verringert wird und dass ausserdem die Röhren für Wechselstrombetrieb und für intensive Beleuchtungszwecke mit Hilfe der gebräuchlichen Netzspannungen, z. B. von 220 oder 110 Volt, geeignet gemacht werden.
Gemäss der Erfindung wird die Entladungsröhre, die eine langgestreckte Gestalt hat und eine positive Säulenentladung zeigt, derart in Form beliebig vieler paralleler Schenkel gebogen, dass die wärmeausstrahlende Oberfläche kleiner als bei gestreckter Gestalt der Röhre ist. Betrachtet man die Art und Weise, wie die Wärme der Entladungsröhre an die Umgebung abgegeben wird, so ergibt sich, dass diese Wärme zunächst im wesentlichen durch Leitung und Konvektion auf die innere Wand der doppelwandigen Hülle übertragen wird. Von dort wird die Wärme durch Strahlung an die Aussenwand der Hülle und an die Umgebung abgegeben.
Wird nun die Entladungsröhre derart gebogen, dass diese wärmeausstrahlende Innenwand der Hülle kleiner ist als bei einer langgestreckten Röhre, so wird die Wärmeabgabe der Röhre stark herabgesetzt, so dass die Energiemenge, welche die Röhre aufnehmen muss, um sich selbst auf der erforderlichen Temperatur zu halten, kleiner wird. Stellt man sich z. B. zwei Röhren von gleicher Länge vor, deren eine in gestreekter Form innerhalb einer Hülle angeordnet wird, während die andere erst zu vier parallelen Stücken gebogen und dann innerhalb einer Hülle angeordnet wird, so ist es erklärlich, dass, da die Länge der Hülle im zweiten Fall nur etwa ein Viertel der Länge in dem ersten Fall beträgt, die wärmeausstrahlende Oberfläche bei dieser zweiten Form erheblich kleiner als bei Verwendung der gestreckten Röhre sein kann.
Zu der Krümmung der Röhre und Anordnung der dann parallelen Schenkel zueinander ist ein weiterer Gesichtspunkt beachtlich.
Würde nämlich die Röhre derart gebogen, dass die verschiedenen Röhrenteile in grossem Abstand voneinander zu liegen kämen, so könnte infolge der sehr starken Vergrösserung des Durchmessers der Hülle die wärmeabstrahlende Oberfläche trotz der Herabsetzung der Länge der Hülle vergrössert werden.
Die verschiedenen Teile der gekrümmten Röhren müssen daher hinreichend nahe aneinanderliegen. Ausserdem muss der Abstand zwischen der Röhre und der Hülle hinreichend klein sein, da ein zu grosser Abstand eine starke Vergrösserung des Durchmessers der Hülle und mithin der wärmeabstrahlenden Oberfläche mit sich bringen würde.
<Desc/Clms Page number 2>
Diese Bedingungen, denen die Entladungsröhre und die Hülle genügen müssen, lassen sich leicht definieren, wenn man den Begriff Füllfaktor"einführt. Man denke sich zu diesem Zweck einen Querschnitt durch die Röhre und die Hülle senkrecht zur Röhrenachse. In der Querschnittsfläche kann jetzt die durch die Innenwand der Hülle begrenzte Oberfläche sowie die gesamte Oberfläche der Querschnitte der verschiedenen Röhrenteile bestimmt werden.
Unter dem Füllfaktor ist nun nachstehend das Verhältnis zwischen dieser gesamten Oberfläche der Röhrenquersehnitte und der durch die Innenwand der Hülle begrenzten Oberfläche zu verstehen.
EMI2.1
müssen und dass der Abstand zwischen der Hülle und der Entladungsröhre genügend klein sein muss, bedeuten, dass der Füllfaktor einen genügend grossen Wert haben muss. Durch Versuche und durch Berechnung wurde gefunden, dass, um eine erhebliche Verringerung der Wärmeabgabe zu erhalten, dieser
EMI2.2
röhre aufgebaut ist bzw. wie oft das langgestreckte Rohr gekrümmt ist, wobei die Schenkel jedoch nicht alle miteinander verbunden sein müssen.
Obige Betrachtungen treffen auch dann zu, wenn der die Entladungsröhre umgebende Vakuumraum nicht von einer losen doppelwandigen Hülle, sondern durch eine einwandige Hülle gebildet wird, welche die Entladungsröhre umgibt und bei der im Raum zwischen der Entladungsröhre und dieser Hülle ein Vakuum besteht. Die Wärmeabgabe von der Entladungsröhre an die Umgebung findet hier im wesentlichen durch Wärmestrahlung von der Wand der Entladungsröhre zur Hülle statt. Bei einer gestreckten Röhre strahlt die ganze Röhrenwand Wärme ab, während bei der gebogenen Röhre die strahlende Oberfläche der kleinsten imaginären Oberfläche, welche die gekrümmte Röhre umgibt, praktisch gleichgestellt werden kann. Diese Oberfläche kann also der Innenwand der obenbesehriebenen doppelwandigen Hülle gleichgestellt werden.
Bei der Bestimmung des Füllfaktors ist daher auch diese umhüllende Oberfläche zu berücksichtigen.
Eine praktische und einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn man die Entladungsröhre aus drei oder mehr parallelen Teilen bestehen lässt. Die Hülle kann in diesem Fall einen kreisförmigen
Querschnitt erhalten. Ist die Entladungsröhre aus zwei Teilen aufgebaut, so muss man zur Erhaltung eines hinreichend grossen Füllfaktors dem Querschnitt der Hülle eine abgeplattete Form, z. B. die einer Ellipse, geben. Zur Vergrösserung des Füllfaktors kann es vorteilhaft sein, dem Querschnitt der Röhre eine von der Kreisform abweichende Form zu geben, um auf diese Weise die verschiedenen Teile der Entladungsröhre mit geringerem Zwischenraum aneinander anordnen zu können.
In einigen Fällen wird durch das Biegen der Entladungsröhre die Zündspannung etwas erhöht.
Dieser Übelstand kann erforderlichenfalls dadurch behoben werden, dass die Röhre, zweckmässig die gekrümmten Teile, mit einer oder mehreren Hilfselektroden versehen wird. Diese Hilfselektroden können gegebenenfalls auf der Aussenseite der Röhrenwand angeordnet werden. Es ist auch möglich, die Röhre in zwei oder mehr Teile zu zerlegen. So kann z. B. eine aus vier parallelen Teilen bestehende Röhre aus zwei einzelnen, U-förmigen Röhren zusammengesetzt werden, wobei die Möglichkeit besteht, die Teile der Röhre mit verschiedenen Füllungen zu versehen und auf diese Weise das ausgestrahlte Licht aus einem Gemisch von Lichtstrahlen verschiedener Farbe bestehen zu lassen.
Die Erfindung ist besonders wichtig bei Entladungsröhren, die mit Wechselstrom betrieben werden, denn bei diesen Röhren findet ein-oder zweimal in jeder Wechselstromperiode eine Zündung der Entladung statt. Es wurde gefunden, dass bei jeder Zündung die mit Lichtausstrahlung verbundene Entladung bei der Kathode einsetzt und sich dann durch die Röhre bis an die Anode fortpflanzt. Ist die Röhre derart gebaut, dass in jeder Wechselstromhalbperiode der Strom durch die Röhre fliessen kann, so ist die Entladung zweimal in jeder Periode eine kurze Zeit unterbrochen und es wird kein Licht ausgestrahlt. Es ist von grosser Wichtigkeit, die Zeitdauer, während der die Röhre kein Licht ausstrahlt, möglichst kurz zu machen, damit das ausgesandte Licht weniger flimmert.
Es ist zu diesem Zweck von Wichtigkeit, bei jeder Zündung die Fortpflanzung der Entladung von der Kathode zur Anode mit möglichst grosser Geschwindigkeit erfolgen zu lassen. Beim Fortschreiten der Entladung können die Resonanzstrahlen, die von jenem Röhrenteil ausgesandt werden, in dem die Entladung schon stattfindet, die Moleküle in dem übrigen Teil der Röhre anregen. Man denke sieh z. B. eine geradlinige, waagrecht angeordnete Röhre, in der die Entladung von links nach rechts fortschreitet und bereits die Hälfte der Röhre erreicht hat. Die von dem linken Teil ausgesandten Strahlen begünstigen die Anregung der Moleküle in der rechten Hälfte.
Es ist jedoch einleuchtend, dass bei einer derartigen geradlinigen Röhre nur ein geringer Teil der Strahlen, die in jenem Röhrenteil erzeugt werden, in dem die Entladung schon stattfindet, den übrigen Röhrenteil treffen kann. Diese Treffmöglichkeit ist erheblich grösser, wenn die
Röhre erfindungsgemäss umgebogen wird, da in diesem Falle die in dem einen Röhrenteil erzeugten
Strahlen in viel grösserem Masse auf einen andern, parallel verlaufenden Röhrenteil einwirken können.
Es wird daher die Zeitdauer, während der die Röhre zwischen zwei Perioden kein Licht ausstrahlt, ver-
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
Die erfindungsgemässe Entladungsröhre bietet den weiteren Vorteil einer sehr gedrängten Form, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Röhren in Armaturen gewöhnlicher Form und Abmessungen anzuordnen.
Trotz der gedrängten Form kann die Entladungsstrecke sehr lang gemacht werden, so dass die Betriebsspannung durch Verlängerung der Entladungsstrecke möglichst nahe an die Netzspannung angepasst werden kann, was durch Verwendung einer kleinen Vorschaltimpedanz ermöglicht wird, was wieder eine Verbesserung des Arbeitsfaktors mit sich bringen kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt sind.
Fig. 1 stellt eine Ansicht einer Entladungsröhre mit doppelwandigem Vakuumraum dar. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht dieser Entladungsröhre. Die Fig. 3 und 4 stellen eine Ansicht bzw. eine Draufsicht einer andern Ausführungsform dar, während Fig. 5 eine Einzeldarstellung dieser Ausführungsform ist.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Entladungsröhre besteht aus vier parallelen Teilen 1, 2, 3 und 4. Der Teil 1 geht unten in den Teil 2 über, der am oberen Ende mit dem Teil 3 verbunden ist, der wieder am unteren Ende in den Teil 4 übergeht. Die Elektroden befinden sich in dem oberen Ende der Teile 1 und 4. Wie in der Figur schematisch dargestellt ist, befindet sich an jedem Ende eine Glühkathode 5 und eine zylindrische plattenförmige Anode 6. Der Stromzuführungsdraht der Anode kann inner-oder ausserhalb der Röhre mit einem der Stromzuführungsdrähte der Glühkathode verbunden werden. Zur Erleichterung der Zündung befindet sich in der Mitte der Röhre eine mit einem Stromzuführungsdraht 8 versehene Hilfselektrode 7, an die zu dem genannten Zweck eine Hilfsspannung angelegt wird. Die Röhre, die ein Edelgas, z. B.
Neon, und Natriumdampf enthält, ist von einer doppelwandigen Hülle 9 umgeben. Der Raum zwischen den Wänden dieser Hülle ist entlüftet. Wie oben bereits bemerkt wurde, ist unter einem entlüfteten Raum nicht nur ein Raum mit absolutem Vakuum, sondern auch ein Raum zu verstehen, in dem der Gasdruck unter dem atmosphärischen Druck liegt und mithin eine wärmeisolierende Wirkung hat.
Die verschiedenen Teile der Röhre liegen sehr nahe aneinander. Der kürzeste Abstand zwischen ihnen ist etwa 2 mm, während der äussere Durchmesser der Röhrenteile etwa 22 mm und der kürzeste Abstand zwischen der Innenwand der Hülle 9 und der Entladungsröhre etwa 2 mm beträgt. Der Füllfaktor ist dabei etwa 0'5. Die Wärmeabgabe der Entladungsröhre ist also erheblich geringer als die einer langgestreckten Röhre von den gleichen Abmessungen. Die Röhre hat ferner eine gedrängte Form, so dass sie eine Lichtquelle sehr grosser Intensität darstellt. Ausserdem ist sie weniger empfindlich für Schwankungen der Temperatur der Umgebung.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform weist eine Entladungsröhre 10 auf, die aus zwei parallelen U-förmig gebogenen Teilen besteht. Der Durchmesser der Schenkel beträgt 22 mm und der Abstand zwischen den Schenkeln ist etwa 2 mm. Auf dem gebogenen Teil der Entladungsröhre ruht ein halbkreisförmiger Metallbügel n, der in Fig. 5 einzeln dargestellt ist, der, mit einem Zuführungsleiter 12 verbunden, als Zündelektrode dient. Die doppelwandige Hülle 13 hat einen ellipsenförmigen Querschnitt (Fig. 4). Die lange und die kürze Achse der Innenwand der Hülle haben eine Länge von 52 bzw. 31 mm. Der Füllfaktor beträgt etwa 0-6.
Die in den Figuren dargestellten Entladungsröhren sowie die Hüllen 9 und 13 können in geeigneter, nicht dargestellter Weise an einer Fassung befestigt werden. Es ist vorteilhaft, den Raum zwischen den Röhren und den Hüllen auf der oberen Seite mit Hilfe eines wärmeisolierenden Stoffes, z. B. Asbest, abzuschliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische, Metalldampf, insbesondere Dämpfe schwerflüchtiger Metalle, enthaltende und von einem aus einer doppel-oder einwandigen Hülle gebildeten Vakuumraum umgebene Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, dass die lange, eine positive Säulenentladung zeigende Röhre zu n, vorzugsweise drei oder mehr parallelen nahe aneinanderliegenden Teilen gekrümmt ist, wobei der Abstand zwischen
EMI3.1