CH157179A - Entladungs-Leuchtröhre mit positiver Lichtsäule. - Google Patents

Entladungs-Leuchtröhre mit positiver Lichtsäule.

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CH157179A
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      Entladungs-Leuchtröhre    mit positiver Lichtsäule.    Die Erfindung     betrifft    eine     Entladungs-          Leuchtröhre    mit positiver Lichtsäule für den  Betrieb mit Spannungen von 110 bis 220  Volt, welche sich dadurch kennzeichnet,  dass die in der Hauptsache aus Neon be  stehende Gasfüllung einen Zusatz von nicht  wesentlich mehr als<B>0,5</B>     Volumprozent    von  mindestens einem     Edelgas-von    höherer gern  ladungszahl (also Argon;

       Krypton    oder       Xenon)    enthält, wobei eine im Innern der  Röhre vorgesehene     thermionische    Kathode  der Gasfüllung Ströme von einer Dichte von  0,1 bis 1,0 Ampere pro cm' Querschnitt der  positiven Gassäule übermittelt. Auf Grund  der erwähnten Umstände vermag die Röhre  auf die Dauer mit günstiger Lichtausbeute  Licht von der charakteristischen     Neon-Fär-          bung    auszusenden, die sonst     durch    das Zu  satzgas beeinträchtigt würde. Die Erfindung  bestattet, Leuchtröhren von grosser Licht  stärke für die üblichen Netzspannungen von  110 bis 220 Volt herzustellen.

      In der beiliegenden Zeichnung sind zwei  Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen  standes veranschaulicht.  



       Fig.    1 ist eine Ansicht, teilweise ein  Schnitt einer     Entladungs-Leuchtröhre,    die in  den zum Betrieb derselben notwendigen, hier       schematisch    dargestellten Stromkreisen ein  geschaltet gezeigt ist;       Fig.    2 ist eine Ansicht, teilweise ein  Schnitt einer andern     Entladungs-Leucht-          röhre,    deren Stromkreise ebenfalls schema  tisch angegeben sind, und       Fig.    3 ist ein     Schnitt    nach der Linie 6-6  der     Fig.    1.  



  Gemäss     Fig.    1 liefert ein Gleichstrom  generator 10 über einen Regulierwiderstand  14 den Entladungsstrom für die in den     End-          teilen    der Umhüllung 46' der in der gleichen  Figur dargestellten     Entladungs-Leuchtröhre     vorgesehenen Anode 20     und    Kathode 24,     mit-          telst    welchen Ströme von einer Dichte von  0,1 bis 1,0 Ampere pro cm' Querschnitt der      positiven Säule in der Umhüllung 46' der in  letzterer vorgesehenen Gasfüllung über  mittelt werden können.

   Hat zum Beispiel der  rohrförmige Mittelteil der Umhüllung 4,6'  einen     innern    Durchmesser von 27 Millimeter,  so kann der angewendete Strom etwa 2,25  Ampere betragen, was einer Stromdichte von  ungefähr 0,4 Ampere pro am'     Querschnitt     der     positiven    Gassäule entspricht. Je grösser  die Stromdichte des durch die Gasfüllung  entladenen Stromes ist, desto niedriger ist  der     Spannungsgradient,    das heisst der Span  nungsabfall pro Längeneinheit dieser Gas  säule, der in dem in der Umhüllung 46' ent  haltenen Gas zustande kommt.  



  In Röhren mit kalter Kathode geht bei  der     Übergabe    von Elektronen seitens der Ka  thode an das Gas ein grosser Teil von     Span-          nung    und Energie verloren. Der Spannungs  abfall in Röhren mit kalter Kathode kann  von 150 bis 300 Volt betragen. In der in       Fig.    1 dargestellten Entladungsröhre ist eine       thermionische    Kathode angewendet, welche  eine Elektronenabgabe an- das Gas unter  sehr niedrigem Spannungsabfall ermöglicht.

    Ausserdem wirkt die     thermionische    Kathode  in einer eigentümlichen     Weise    mit der Gas  füllung zusammen, die nicht nur Neon ent  hält, sondern auch eine kleine Menge von  mindestens einem der oben erwähnten Gase  Argon, Krypton oder     Xenon.    Es ergibt sich  nämlich aus dieser Zusammenwirkung, dass  nicht nur der durch die Kathode bedingte  Spannungsabfall auf einen kleinen Wert her  abgesetzt     wird,    sondern dass auch der totale  Spannungsabfall zwischen Kathode und       Anode,    in hohem Masse herabgesetzt wird.

         'In    Röhren mit kalter Kathode werden Elek  tronen von der Kathode an die Gassäule ab  gegeben, hauptsächlich     infolge    von Bombar  dement der kalten Kathode mittelst positiven  Ionen. In der dargestellten Röhre ist dieses       Borbardement        in    hohem Masse reduziert,  braucht aber nicht notwendigerweise voll  ständig eliminiert zu werden.

   Die     Wirkung     auf die Kathode infolge des Bombardements  mit Neon ist eine grössere als diejenige, die  mit Argon, Krypton oder     Xenon    erzielt    wird, und es hat sich herausgestellt, dass die  Anwendung von kleinen Mengen von Argon,  Krypton und     Xenon    in Kombination mit  Neon nicht nur den Spannungsgradient in  der positiven Lichtsäule, der dem Neon  eigen ist, herabsetzt, sondern auch als eine  Art von Schutzmittel für die     thermionische     Kathode wirkt, das die Lebensdauer der  selben verlängert.

   Zur Herstellung einer ge  eigneten     thermionischen    Kathode überzieht  man     zweckmässigerweise    den aus einem Me  tall, wie Eisen, Kupfer oder Nickel be  stehenden Kathodenkörper mit den Zer  setzungsprodukten einer     Bariumverbindung,     wie zum Beispiel     Bariumkarbonat,    das  ebenso wie andere     Bariumverbindungen     zum Überziehen der     thermionischen    Fäden  von Radioröhren verwendet wird. Die  Einzelheiten der Kathode 24 werden später  beschrieben.

   Es sei hier noch bemerkt, dass  im     Betrieb    der     Entladungs-Leuchtröhre    die       thermionische    Kathode auf eine mässig hohe  Temperatur erhitzt wird, und     zwar    mittelst  einer ausserhalb der Röhre vorgesehenen       Heizvorrichtung    oder selbsttätig durch den  durch die Röhre selbst fliessenden Strom.  



  Bei der     Herstellung    einer Röhre gemäss       Fig.    1 wird die Umhüllung 46', nachdem die  Elektroden 20 und 24 in dieselbe unter  gebracht worden sind,     sorgfältig    entleert.  Die Kathode 24 wird alsdann gegebenen  falls auf eine hohe Temperatur erhitzt, um  den aus einer     Bariumverbindung    bestehen  den Überzug auf der Fläche derselben zu  zersetzen und ihr die nötige     Aussendefähig-          keit    zu verleihen.

   Daraufhin     wird    die Röhre  mit Neon, mit einem     Zusatze    von nicht  wesentlich mehr als 0,5     Volumprozent    von  einem oder mehreren Edelgasen von höherer       Kernladungszahl,    also Argon, Krypton oder       Xenon,    gefüllt, und zwar unter einem Ge  samtdruck von zum Beispiel zirka 1 bis  10 mm Quecksilbersäule. Bei der Bestim  mung des prozentualen Verhältnisses des Zu  satzgases ist Sorgfalt am Platze, da diese  Gase die Tendenz an sich haben, die charak  teristische Farbe des von Neon ausgesandten .

    Lichtes zu     beeinträchtigen.    Im Falle, dass           Argon    verwendet wird, kann ungefähr 0,5       Volumprozent    dieses Gases dem Neon zu  gemischt werden, womit eine wesentliche Er  niedrigung des     Spannungsgradients    in der  positiven Lichtsäule erreicht wird, ohne dass  dabei die     gewünschte,    von der Röhre aus  gesendete Lichtfarbe und Lichtintensität zu  stark     beeinflusst    würde. Im Falle, dass Kryp  ton oder     Xenon    verwendet werden, sind dem  Neon kleinere     prozentuale        Mengen    beizu  mischen.

   Für     Krypton    kommt eine Menge von  0,3 % in Betracht und für     Xenon    .eine Menge  von nicht mehr als 0,15%. Eine     Entfärbung     des Neonlichtes durch die Anwesenheit eines  der oben erwähnten Gase in den erwähnten  Mengen     wird    übrigens durch die     Anwendung     der vorgesehenen hohen Stromdichte völlig  vermieden.  



  Die     Zusammenwirkung    einer Gasfüllung  von der oben erwähnten Zusammensetzung  mit einer     thermionischen    Kathode, die einen  niedrigen Spannungsabfall verursacht, und  mit einer hohen Stromdichte ermöglicht die       Zierstellung    einer Niederspannungsröhre, die  auf die Dauer mit einer sehr hohen Licht  ausbeute arbeitet, zum Beispiel mit über 18  Kerzen pro Watt. Um ein leichtes Anlassen  der Röhre zu ermöglichen, besitzen die dar  gestellten Ausführungsbeispiele eine Einrich  tung, welche eine genügende Ionisation des  Gases zu bewirken erlaubt, um das Über  springen des Bogens zwischen Kathode und  Anode zu ermöglichen.

   Diese     Einrichtung     besteht aus ausserhalb der Röhre angeord  neten     Elektroden.     



  In der in     Fig.    1 dargestellten Röhre be  stehen diese Aussenelektroden in zwei mit  verhältnismässig grossen Flächen     versehenen     Platten 46, 47, deren Stromzufuhr von der       Sekundärwicklung    42 eines Transformators  aus erfolgt, wobei die     Primärwicklung    43  des letzteren mit den     Anschlussklemmen     eines Generators 45 verbunden ist.

   Die dar  gestellte Plattenordnung ist erforderlich bei       Anwendung    eines Stromes mit einer Fre  quenz von ungefähr 60 Perioden pro Se  kunde bei zirka<B>110</B> bis 220 Volt zwischen  den     Platten.    Es ist bekannt, dass der Lade-    Strom eines     Kondensators    mit .der Frequenz  der angelegten Spannung zunimmt; dem  entsprechend können Aussenelektroden mit  kleinerer Gesamtoberfläche als die der Plat  ten 46, 47 verwendet werden, wenn sie mit  Strom höherer Frequenz geladen werden. Bei       Anwendung    von Hochfrequenz kann ein ein  facher, in der Nähe der Umhüllung 46' ange  ordneter Draht als Aussenelektrode genügen.

    Die anfängliche Ionisation des in der Umhül  lung enthaltenen Gases wird dadurch erzielt,  dass man letzterem die Rolle eines     Dielektri-          kums    zwischen zwei entgegengesetzt gelade  nen Platten eines     Kondensators    spielen lässt.  Gegebenenfalls kann eine der Platten 46, 47  geerdet werden.  



  Bei der Inbetriebsetzung der     Entladungs-          Leuchtröhre    gemäss     Fig.1    wird zuerst die       thermionische    Kathode 24 auf eine hohe       Temperatur    - erhitzt, wobei der Widerstand  14 derart eingestellt wird, dass ein     Stroin     von geeigneter Stromdichte sich durch die  Gasfüllung entladen kann, und ein vom  Generator 10 erzeugtes niedriges Entladungs  potential von der Grössenordnung von 110  bis 220 Volt wird den Elektroden 20 und  24 aufgedrückt. Wie bereits früher erwähnt,  eignet sich als Stromdichte eine solche von  0,4 Ampere pro cm', was einem Strom von  2,25 Ampere für eine Röhre von 27 mm  Innendurchmesser entspricht.

   Nachdem die  Kathode 24 die Temperatur erreicht hat, bei  welcher sie Elektronen im erforderlichen  Masse aussendet, wird die anfängliche Ioni  sation des Gases in der Umhüllung dadurch  erzielt, dass die erwähnte     Spannung    an die       Platten    46, 47 angelegt wird. Daraufhin bil  det sich der Boden zwischen der Kathode 20  und der Anode 24.

   Ein weiterer Gebrauch  der     Anlassvorrichtung        erübrigt    sich bis der  Bogen ausgelöscht wird und man von neuem       einen    Entladungsstrom durch die Röhre zu  senden     wünscht.    Eine Neon mit dem er  wähnten kleinen Zusatz von Argon enthal  tende Lampe, mit einem Durchmesser von  15 bis 18 mm und einem Strom von     etwa.     0,5 bis 1,0 Ampere kann bei einer Span  nung von etwa 220 Volt eine Länge bis zu      100 bis 115 cm erhalten.

   Daraus ergibt sich  die     Möglichkeit,    eine solche Röhre derart  biegen zu können,     dass    sie     einen    Buchstaben  oder ein Zeichen bildet, womit die bis jetzt  angewendeten Buchstaben oder Zeichen er  setzt werden können, die nur mit sehr hohen       Spannungen,    zum Beispiel von 2000 bis  10,000 Volt und mit sehr kleinen Strömen,       etwa    von der Grössenordnung von 25 bis  30     Milliampere,    betrieben werden können.  Die neue Röhre hat im Vergleich zu diesen  Hochspannungsröhren eine viel grössere Flä  chenhelligkeit, wodurch die Reklamewirkung  der Röhre in hohem Masse gesteigert wird.

    Dank der hohen Lichtausbeute der neuen  Röhre kann dieselbe mit grosser Wirtschaft  lichkeit auch für     allgemeine    Beleuchtungs  zwecke     verwendet    werden.  



  Im folgenden sei noch Näheres über den  Bau der in     Fig.    1 dargestellten Röhre selbst  und über die im     Zusammenhang    mit ihr wir  kenden Stromkreisen erläutert.  



  Wie aus     Fig.    1     ersichtlich    ist, ist die Ka  thode     kegelförmig        ausgebildet    und mit einem  axial in ihr angeordneten Heizglied 22 in  Serie geschaltet. Das Heizglied 22 besteht  hier     in.    einem     schraubenlinienförmig    gewun  denen Draht, dessen eines Ende am metal  lenen Tragglied 26 (Fix. 2) befestigt ist,  während das andere Ende mit den Zufüh  rungsleitungen 21     bezw.    17 verbunden ist.  Der Heizdraht 22 ist     mittelst    eines     Isolier-          körpers    oder Stöpsels 25 von der Kathode  24 isoliert.

   Letztere ist mit einem Zufüh  rungsdraht 15 elektrisch verbunden. Bei ge  schlossenem Schalter 35     kann.    der Kathode  24, beziehungsweise dem Heizdraht 22 Heiz  strom von der     Niederspannungswicklung    31       eines        Transformators    aus zugeführt werden,  wobei die     Primärwicklung    30 des Trans  formators mit ,den     Anschlussklemmen    32, 33  verbunden ist.

   In diesem Falle fliesst der  Heizstrom durch den Draht 22, das Trag  glied 26     und    die Kathode 24, welch letztere  durch Ausstrahlung seitens des erhitzten  Drahtes 22 auf eine genügend hohe Tempe  ratur gebracht wird: Nachdem die Lampe    in Betrieb gesetzt worden ist, kann man den  durch den Bogen selbst     fliessenden    Strom  zur Heizung benützen. Zu diesem Zwecke  wird der Schalter 35 geöffnet, wodurch der  Transformator 30-31 abgeschaltet ist. Der  Bogenstrom fliesst dann durch die Kathode  24, das Tragglied 26     und    den Heizdraht 22,  welch letzterer dadurch erhitzt     bezw.    heiss  erhalten wird.  



  Ganz ähnlich verhält es sich bei der in       Fig.    2 dargestellten     Entladungs-Leuchtröhre,     deren     thermionische    Kathode eine etwas ab  weichende Form aufweist und bei welcher  die zum Erhitzen der Kathode dienenden  äussern Stromkreise     etwas        anders    angeordnet  sind. Wie aus     ider        Fig.    2 ersichtlich ist, um  fasst die Kathode einen horizontalen hohlen  zylindrischen Körper 50. Derselbe wird an  jedem Ende durch ihn umfassende Bänder  51 und 52 getragen, die mit einem horizon  talen Querglied oder Joch 54 verbunden sind.  Dieses wird seinerseits durch den Tragdraht  56 getragen.

   Innerhalb der     erwähnten        zylin-          drisohen    Kathode liegt ein im wesentlichen  koaxial verlaufendes gewickeltes Faden- oder  Heizelement<B>57,</B> das mit den Drähten 59  und 60 verbunden ist und von diesen ge  tragen wird. Die     letzteren        sind    mit ent  sprechenden Leitungen 61 und 62 verbunden,       welche    einen Teil des Heizkreises bilden, der  die Drähte 64 und 65, den .Schalter 66 und  die     Sekundärwicklung    68 eines Transforma  tors einschliesst. Die Primärwicklung 70 des  selben bildet     einen    Teil des Stromkreises, der  die Pole 72 und 73 und den Schalter 75  enthält.

   Der Draht 56 ist mit einem Leiter  76 verbunden, und dieser mit dem Pol eines  Schalters 78. Durch Schliessen des Schal  ters 78 im Leiter 88 kann die Kathode durch  die Bänder 51, 52, den Tragdraht 56 und  den Leiter 76 in den Stromkreis des Wider  standes 80, einer     Spannungsquelle    81, der  Anode 82 und der gasförmigen Säule ge  schaltet werden.

   Es ist ferner zu beachten,  dass ein zweiter, unabhängiger Stromkreis  vorhanden ist, der den     schraubenförmig    ge  wundenen     Heizfaden    57, den Schalter 66  und     -den        Transfprmatpr    6$-70     umfasst.    Beim      Fehlen der durch die punktierten Linien 86  und 87 dargestellten Verbindungen sind die  beiden     Stromkreise    völlig voneinander ge  trennt. Die Kathode kann vor und während  des Betriebes der Röhre durch die unab  hängige Quelle des durch den Transformator  68-70 dargestellten Heizkreises geheizt wer  den.

   In dieser besonderen Schaltung     @de-r     Röhre     wird    die Kathode nicht selbsttätig  durch den Entladungsstrom .geheizt. Um die  Erhitzung der Kathode durch den durch die  Gassäule fliessenden     Entladestrom    selbst her  beizuführen, werden die Schalter 66 und 78  geöffnet und die Verbindungen 86 und 87  hergestellt. Dadurch wird der     Heizfaden    in  Reihe mit der Kathode,     bezw.    mit dem Ent  ladungsstromkreis     gebracht.    Der Entladungs  strom, der nicht mehr durch den nunmehr  geöffneten Schalter 78 gehen kann, muss da  her von der Kathode 50 über 56, 76, 86, 64,  61, 59 durch den Heizfaden 57 und von die  sem über 60, 62, 65, $7 und 88 in. den Ent  ladungskreis fliessen.

   Um die Rhre zum  Leuchten zu bringen, kann die Kathode auf  die gewünschte     Temperatur    gebracht wer  den, indem man den Strom durch den be  schriebenen Heizkreis     zuführt    und den Schal  ter 66 zu diesem Zwecke schliesst. Wird der  Entladungsstrom zugeführt und schlägt der  Lichtbogen der Röhre über, so kann der  Schalter 66 zugleich mit dem Schalter 78  geöffnet werden.  



  Die in     Fig.    2 dargestellten Platten 46, 47  können in Reihe mit einer geeigneten Span  nungsquelle über die     Zuleitungen    90 und 91  geschaltet werden. Die Bedeutung der An-         wesenheit    von in der Nähe der Röhre an  geordneten Platten wurde im Zusammen  hang mit der Beschreibung der in     Fit-D.    1  dargestellten Röhre erläutert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Entladungs-Leuchtröhre mit positiver Lichtsäule für den Betrieb mit Spannungen von 110 bis 220 Volt, dadurch gekennzeiQh- net, dass idie in der Hauptsache aus Neon bestehende Gasfüllung einen Zusatz von nicht wesentlich mehr als 0,5 Volumprozent von mindestens einem Edelgas von höherer Kernladungszahl aufweist, wobei eine im In nern der Röhre vorgesehene thermionische Kathode der Gasfüllung Ströme von einer Dichte von 0,1 bis 1.0 Ampere pro cm' Quer schnitt der positiven Gassäule übermittelt,
    so dass die Röhre in den Stand gesetzt wird, auf die Dauer mit guter Lichtausbeute Licht von charakteristischer Neonfärbung auszu senden. UNTERANSPRüCHE: 1. Entladungs-Leuchtröhre nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz aus Argon besteht. 2. Entladungs-Leuchtröhre nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz aus Krypton besteht. 3. Entladungs-Leuchtröhre nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz aus Xenon besteht.
CH157179D 1929-06-26 1930-06-25 Entladungs-Leuchtröhre mit positiver Lichtsäule. CH157179A (de)

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