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Lampe mit einer elektrischen Hochdruckmetalldampfröhre.
Es ist bekannt, in Reihe mit einer Hochdruckqueeksilberdampfröhre einen Glühdraht zu schalten, der im Betrieb Strahlen im sichtbaren Gebiet aussendet, welche mit den von der Entladungsröhre ausgesandten Strahlen vermischt werden.
Hochdruckmetalldampfröhren besitzen die Eigentümlichkeit, dass die Spannung zwischen den Elektroden kurz nach dem Einschalten beträchtlich kleiner als bei Normalbetrieb ist, wenn die Entladung ihren Gleichgewichtzustand (Endzustand) erreicht hat. Demzufolge ist die Belastung des Glühdrahtes kurz nach dem Einschalten erheblich grösser als nach dem die Entladung diesen Endzustand erreicht hat. Wenn der Glühdraht für diese kurz nach dem Einschalten auftretende Belastung bemessen wird, so wird er bei Normalbetrieb nur schwach oder überhaupt nicht glühen, wird er anderseits für die während des Normalbetriebes auftretende Belastung bemessen, so wird er während der Aufheizperiode der Entladungsröhre stark überlastet, wodurch er bricht oder wenigstens seine Lebensdauer wesentlich verringert wird.
Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindungsgemäss in Reihe mit der Hochdruekmetalldampfröhre und dem Glühdraht ein Widerstand mit grossem negativem Temperaturkoeffizienten geschaltet. Im kalten Zustand hat dieser Widerstand einen grossen Wert, so dass der den Glühdraht durchfliessende Strom kurz nach dem Einschalten der Entladungsröhre begrenzt und auf einem Wert gehalten wird, der verhältnismässig nur wenig grösser als die Stromstärke bei Normalbetrieb ist. In dem Masse als der in Reihe geschaltete Widerstand heisser wird, nimmt sein Wert ab ; gleichzeitig wächst aber die Spannung zwischen den Elektroden der Entladungsröhre, so dass die Belastung des Glühdrahtes annähernd gleichbleibend ist und dieser Draht derart bemessen werden kann, dass er bei dieser Belastung die gewünschten Lichtstrahlen bei hoher Lebensdauer aussendet.
Diese nahezu gleichbleibende Belastung des Glühdrahtes wird ganz selbsttätig und ohne Umschalten, Schliessen oder Öffnen eines Stromkreises erzielt.
Zweckmässig wird die Aufheizzeit des Widerstandes jener der Entladungsröhre angepasst, d. h. der Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten wird derart bemessen, dass der kleine Endwert des Widerstandes erst erreicht wird, kurz bevor die Entladung ihren normalen Endzustand annimmt.
Die Erhitzung des Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten kann durch ein parallel geschaltetes Widerstandsheizelement unterstützt werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.
Dabei bedeutet 1 eine Queeksilberdampfentladungsröhre, bestehend aus einem Quarzrohr, an dessen Enden sich die Elektrodenräume 2 und 3 befinden. Der Innen-bzw. Aussendurchmesser dieses Quarzrohres beträgt beispielsweise 4 bzw. 7'5 mm. Die Entladungsröhre ist mit zwei mit Bariumoxyd überzogenen, durch die Entladung auf hohe Temperatur gebrachten Glühelektroden 4 und 5 versehen. Sie enthält eine Edelgasfüllung, z. B. Argon unter einem Druck von 20 mm, und ausserdem etwas Quecksilber. Der Abstand zwischen den Elektroden beträgt etwa 8 mm.
Die Entladungsröhre 1 ist im Glaskolben 6 angeordnet, der mit Stickstoff unter einem Druck von z. B. 600 mm gefüllt ist. In diesem Kolben befindet sich auch der im Betrieb sichtbares Licht aussendende Glühdraht 7, der an einem Ende durch den Draht 8 mit der Elektrode 5 verbunden ist. Der Glühdraht wird von den Stützdrähten 9 gehalten, welche mittels der Glasperle 10 an dem Draht 8 befestigt sind. Das andere Ende des Glühdrahtes 7 ist durch den Draht 11 mit einem Ende des Widerstandes 12 verbunden, der einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. An das andere Ende dieses Widerstandes ist der Draht 13 angeschlossen, der ebenso wie auch der mit der Elektrode 4
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in Verbindung stehende Draht 14, durch die Quetschstelle 15 nach aussen geführt ist.
Auf diese Weise sind die Entladungsröhre 1, der Glühdraht 7 und der Widerstand 12 in Reihe geschaltet.
Der Widerstand 12 besteht aus einem Stab aus einem gesinterten, keramisches Material und Silizium enthaltenden Gemisch. Dieser Widerstand kann z. B. auf die im Patent Nr. 148419 beschriebene Weise hergestellt sein. Man kann z. B. von Ferrosilizium mit einem hohen Siliziumgehalt (z. B. 98%) ausgehen und dieses in Pulverform bringen, wonach es mit Ton (Aluminiumsilikat) und Tragant, beide in Pulverform, unter Zusatz von Wasser, zu einer homogenen Masse vermischt wird. Aus dieser Masse werden Stäbchen gepresst, wobei z. B. gleichzeitig an den Enden der Stäbchen Graphitblöckehen als Kontaktteile des Widerstandes mit eingepresst werden. Die Stäbchen werden dann getrocknet und in einer reduzierenden Gasatmosphäre auf eine derartige Temperatur erhitzt, dass das Material sintert.
Der spezifische Widerstand der Stäbchen bei Umgebungstemperatur und auch jener bei höherer Temperatur ist von den Verhältnissen der vermischten Bestandteile und auch von der Temperatur, bei der gesintert wird, abhängig. Diese Faktoren gestatten die Erzielung der geeignetsten Widerstandswerte.
Parallel zu dem Widerstand 12 mit negativem Temperaturkoeffizienten kann der aus Wolfram bestehende, den Widerstand 12 heizende Widerstandsdraht 16 liegen. Bei der Inbetriebnahme fliesst dann nahezu der ganze Strom durch den Draht 16. Die in dem Drht entwickelte Wärme bringt den Widerstand 12 auf eine höhere Temperatur, wodurch sein Widerstand abnimmt, bis schliesslich fast der ganze Strom durch den Widerstand 12 fliesst.
Der Endwert der Stromstärke der Entladungsröhre 1 kann z. B. 0'4 Amp. und jener der Spannung zwischen ihren Elektroden 110 Volt betragen ; diesen Werten entspricht ein betriebsmässiger Queck- silberdampfdruck von etwa 20 Atm. Die Spannung zwischen den Elektroden der Röhre kurz nach dem Einschalten ist aber nur 15 Volt. Für den Anschluss an eine Spannung von 220 Volt können der Glühdraht 7 und der Widerstand 12 mit parallel geschaltetem Widerstand 16 derart ausgebildet werden, dass beim Normalbetrieb, also nachdem die Entladungsröhre und der Widerstand ihren Endzustand erreicht haben, der Glühdraht 105 Volt und der Widerstand 12 nur 5 Volt aufnehmen. Wenn der Draht 16 einen Widerstand von 240 Ohm hat, muss somit der Wert des Widerstandes 12 im heissen Zustand 13 Ohm sein.
Wenn man sofort nach dem Einschalten der Entladungsröhre, wenn die Spannung der Röhre 15 Volt beträgt, einen Strom von 0'45 Amp. zulässt, so nimmt der Glühdraht anfänglich
EMI2.1
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dann 1000 Ohm sein. Der Widerstand 12 soll somit derart ausgebildet werden, dass sein Wert von 1000 Ohm bei der Umgebungstemperatur bis auf 13 Ohm bei jener Temperatur absinkt, welche der Widerstand bei der gewählten Aufstellung in dem Kolben 6 erlangt..
Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Widerstandswert des Widerstandes 12 ändert, kann durch Änderung der Aufstellung des Drahtes 16 in bezug auf den Widerstand 12 geändert werden. Dieser Draht kann z. B. in grösserer oder geringerer Entfernung um den Widerstand 12 herum gewickelt werden. Wenn man keinen gleichbleibenden Widerstand parallel zu dem veränderlichen Widerstand 12 verwendet, so kann die Aufheizgeschwindigkeit des Widerstandes 12 durch Änderung seines Wärme- abgabevermögens geregelt werden. In einem hochevakuierten Kolben wird der Widerstand 12 z. B. schneller den Endwiderstandswert erreichen, als wenn der Kolben mit Gas gefüllt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lampe mit einer elektrischen Hochdruckmetalldampfröhre und einem in Reihe mit dieser geschalteten Glühdraht, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dieser Entladungsröhre und dem Glühdraht ein Widerstand mit grossem negativem Temperaturkoeffizienten angeordnet ist.