Gasgefüllte elektrische Leuchtröhre. Die Erfindung bezieht sich auf eine gas gefüllte Entladungsröhre mit Glühkathode, die zur Umwandlung der elektrischen Ener gie in sichtbare oder unsichtbare Energie, hauptsächlich aber für Beleuchtungszwecke geeignet ist und an das gebräuchliche Strom netz anschliessbar ist. Im untenstehenden werden solche Entladungsröhren kurz "Leuchtröhren" genannt.
Die Verbreitung der Leuchtröhren, die hauptsächlich -die Lichtausstrahlung der positiven Lichtsäule ausnützen, wurde bisher dadurch erschwert, dass sie nicht unmittelbar an das Lichtnetz anschliessbar waren und nicht durch einfache Einschaltung in Be triebszustand gesetzt. werden konnten, wie zum Beispiel elektrische Glühlampen, son dern es waren besondere Einrichtungen nö tig, mit Hilfe welcher die Kathode geheizt und die Röhre eventuell gezündet werden konnte. Einesteils waren diese kostspielig und nahmen auch viel Platz in Anspruch, andernteils sind sie schwer zu handhaben und sind auch nicht immer zuverlässig.
Die Erfindung betrifft eine solche Leuchtröhre mit indirekter Kathodenhei zung, welche ohne Einschaltung eines Transformators unmittelbar, bezw. mit einem zwecks Ausgleichung der fallenden Charak teristik der Röhre, das heisst zur Verhinde rung der nach der Zündung erfolgenden un zulässig grossen Stromaufnahme, eventuell in dem Sockel oder Fassung anbringbaren Widerstand einer Drosselspule oder einem Kondensator in Serie geschaltet an das ge bräuchliche Beleuchtungsnetz anschliessbar ist.
Die Leuchtröhre nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kathodenheizsystem derart bemessen ist, dass der in Ohm gemessene Widerstand des Heizsystems, im Betriebszustand gemessen, mit der in Watt ausgedrückten Heizleistung des das Heizsystem bei Inbetriebsetzung der Röhre durchfliessenden Stromes multipliziert, ein Produkt grösser als 900 ergibt.
Die Elektroden von Entladungsröhren, die die Lichtausstrahlung der positiven Säule ausnützen, werden zweckmässig so angeord net, bezw. wird die Entladung in solchen Röhren derart geleitet, dass eine möglichst lange, positive Säule entsteht. In diesem Falle aber verursacht das Zünden der Röhre Schwierigkeiten. Bei der erfindungsgemässen Röhre kann in der Nähe der Kathode eine die Zündung der Röhre erleichternde Hilfs kathode angeordnet werden, die zu einem innern Punkt des Heizkörpers geschaltet wer den kann, der positiver als die Oberfläche der Kathode ist.
Es ist zweckmässig, den An zapfungspunkt der Hilfskathode so zu wäh len, dass zwischen dieser und wenigstens einer der Kathoden ein Spannungsunter schied von 15 bis 30 Volt besteht. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die Hilfselektrode so auszubilden, dass sie den Entladungsraum entlang von der Nähe der einen bis zu der andern Elektrode reicht. In diesem Falle kann die Hilfselektrode aus einem, den Ent ladungsraum umschliessenden Metallnetz aus schwerschmelzenden Metallen, zum Beispiel Wolfram oder 142olybdän bestehen, und kann so grobmaschig sein, dass' die Lichtausstrah lung praktisch nicht verhindert wird.
Die erfindungsgemässe Röhre kann mit jedem, bei Leuchtröhren gebräuchlichen Gase.oder Gasgemische gefüllt werden, ge gebenenfalls auch unter Zumischung von Dämpfen. So kann die Gasfüllung zum Bei spiel aus ein oder mehreren Edelgasen, aus einem Gemisch von Edelgas, unedlem Gas oder Metalldampf aus Kohlensäure ete. be stehen.
Einige Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemässen Röhre werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnung ausführlich erörtert. Fig. 1 ist eine schematische Abbildung einer Röhre mit zwei Elektroden und ihrer Schal tung;
Fig. 2 ist ein schematischer Teilschnitt einer der in Fig. 1 abgebildeten ähnlichen Röhre, bei welcher ein Teil des Vorschalt- widerstandes in die Elektrode eingebaut ist; Fig. 3 ist ein teilweiser Längsschnitt der Röhre von Fig. 1 im vergrösserten Massstabe.
Die zum Beispiel mit Neongas von 5 mm Druck gefüllte Röhre 1 (Fig. 1), hat zwei heizbare Elektroden 2 und<B>3</B>, die mittelst Heizkörper -1_ und 5 erhitzt werden, deren eines Ende zur Elektrode geschaltet ist, wäh rend das andere Ende mittelst Stromzufüh- rungsdrähten 6 und 7, welche von dem Ent ladungsraum isoliert sind, aus der Röhre her ausgeleitet ist. Ausser den oben erwähnten zwei Elektroden ist in der Röhre noch die zylinderförmige Hilfselektrode 10 in auf der Abbildung sichtbarer Weise angeordnet.
Diese Hilfselektrode besteht aus einem grob maschigen Metallnetz, das an seinen beiden Enden an den Blechringen 10a und 10b be festigt ist, an welchen die Zuführungen 8 und 9,der Elektrode angeschlossen sind. Das l1.Tetalldrahtnetz besteht aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt wie zum Beispiel Wolf ram oder Molybdän. Die Zuführungen 6 und 8, sowie 7 und 9 sind ausserhalb des Gas raumes der Röhre miteinander verbunden, die Zuführung 13 der Elektrode 2 ist un mittelbar, die Zuführung 14 von Elektrode 3 durch den Widerstand (oder Drosselspule)
15 an den Polen 11 bezw. 12 der Wechsel stromquelle angeschlossen. Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass die Heizkörper 4 und 5 mit- telst der Hilfselektrode 10 miteinander ver bunden sind. Die Oberflächen der Elektroden 2 und 3 sind mit einer Elektronen emittie renden Substanz, zum Beispiel mit einer Erdalkalimetallverbindung überzogen.
Die Röhre wirkt in der oben erörterten Schaltung wie folgt: Nachdem die Wechselspannung von zum Beispiel 110 Volt an die Klemmen 11 und 12 geschaltet worden ist, verläuft der Strom wie folgt: Klemme 11, Zuführung 13, Ka thodenoberfläche<B>2</B>, Kathodenheizkörper 4, Zuführung 6, Zuführung 8, Hilfselektroden- rand 10a, Hilfselektrode 10, Hilfselektroden- rand 10b, Zuftihrung 9, Zuführung 7, Ka thodenheizkörper 5, Kathodenoberfläche 3, Zuführung 14, Widerstand 15 und Klemme 12.
Die Heizkörper .1, 5 und der Widerstand 15 sind zum Beispiel so bemessen, dass der Spannungsabfall in jedem Heizkörper 50 Volt, im Widerstand aber nur 10 Volt be trägt. Zur Heizung einer Elektrode genügen :r<U>bi,</U> 10 Watt.
In diesem Fall ist also der Heizstrom der Röhre zum Beispiel 0,1 bis 0,2 Amp. und -dabei der Entladungsstrom derselben Röhren zum Beispiel 2 Amp. Im Moment, in welchem die Elektroden die Tem peratur erreichen, bei welcher sie schon eine beträ.chtliehe Elektronenemission haben, ent stellt zwischen der momentan negativen Elek trode (zum Beispiel 2) mid zwischen der zu ihr um 50 Volt positiveren Hilfselektrode 10 eine Entladung, die sofort an die positive Elektrode übergeht, so da.ss zwischen den Elektroden 2.
und 3 eine positive Leuchtsäule hoher Lichtintensität entsteht, welche, da die Elektroden emissionsfähig sind, auch während des Polwechsels, erhalten bleibt. Die Hilfs elektrode 10 ist, wie schon erwähnt, vorteil haft ein grobmaschiges aus schwerschmelzen dem Metall verfertigtes Netz, welehes von der einen bis zu der andern Elektrode reicht und den Entladungsraum umschliesst.
Wie bekannt, ist, ein den Entladungsraum um schliessendes Netz aus leitendem Material be sonders geeignet zur Führung der Ent ladung und zur Beschützun.g des Entladungs raumes vor statischen Wirkuno@en der Röhren wand.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anord nung (auf welcher Abbildung nur :die Schal tung der rechtseitigen Elektrode sichtbar ist) ist die Elektrode 3 mit Zwischenschal tung der mit einander in Reihe gesehalteten Widerständen 15 und 27 an die Stromquelle angeschlossen, wobei der Widerstand 27 als Heizkörper ausgebildet und im Innern der Elektrode angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung kann der Heizkörper 5 einen grö sseren Widerstand besitzen, das heisst der reine Heizstrom der Röhre kann schwächer werden, da die Elektrode auch mittelst des Widerstandes bezw. Heizkörpers 27 auch durch den Entladungsstrom der Röhre ge heizt wird.
Diese Anordnung mit zwei Heiz- körpern besitzt ausser der Verbesserung des Wirkungsgrades noch den Vorteil, dass die Gefahr eines. Ausbrennens kleiner ist, und zwar aus folgenden Gründen:
Vor der Zündung der Röhre fliesst durch den mit dem Heizkörper in Reihe geschalte ten Widerstand 15 nur der schwache Heiz strom, der nur einen Bruchteil des Ent ladungsstromes der Röhre beträgt, der Span nungsabfall ist also in dem Widerstand klein und deshalb erhält der Heizkörper eine höhere Spannung als nach der Zündung, wann die Summe der durch den Widerstand 15 fliessenden Heiz- und Entladungsströme schon einen. ;grossen Spannungsabfall in die sem 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 im Zeitraum vor der Zün dung (also bei höheren Spannungen) beinahe die gesamte Heizenergie abgeben, da nach der Zündung der mit der Entladungsbahn in Serie geschaltete Heizkörper kleineren Wi derstandes, welcher vor der Zündung wegen seines kleinen Widerstandes nur wenig Heiz- energie abgab,
einen beträchtlichen Teil der Heizenergielief erungübernimmt. Deshalb kann bei der Anordnung mit zwei Heizkörpern der Widerstand des mit der Entladungsbahn pa rallel geschalteten Heizkörpers, wie schon er wähnt, viel grösser als derjenige des Vor schaltwiderstandes gewählt werden.
Daraus folgt, da.ss der Unterschied der Energieauf nahme dieses Heizkörpers vor und nach der Zündung kleiner ist, als die des Heizkörpers bei der Ausführungsform der Elektrode mit einem einzigen Heizkörper und deshalb ist auch die Gefahrseines Ausbrennens geringer.
Das Ausbrennen des Glühfadens kann deshalb vorkommen, weil vor der Zündung,dieser in einem sehlecht wärmeleitenden Material ein gebettete Glühkörper mehr Energie auf nimmt und sich überhitzt, bevor noch die Elektrode die zur Emission der Elektronen. benötigte Temperatur erreicht. Es ist klar, dass! die derart erfolgende Überhitzung desto grösser ist, je grösser der Unterschied zwi schen der Energieaufnahme vor und nach der Heizung ist.
In einigen Fällen ist es zwe.ck- mä3ig1 die Heizkörper 4, 5 der zwei Glüh- elektroden, der Röhre nicht mittelst der Hilfs elektrode 10 in Reihe zu schalten, in wel chem Falle die eine Zuführung der Hilfs elektrode auch wegbleiben kann.
In einem solchen Falle ändert sich zum Beispiel die Schaltung der Fig. 1, so, dass,die Zuführung 9 der Hilfselektrode wegbleibt, und die Zu führung 7 gegebenenfalls unter Zwischen schaltung eines Widerstandes mit den Zu führungen 6 oder 8 verbunden wird. Die Schaltung kann aber auch derart gewählt werden, dass beide Zuführungen ,der Hilfs elektrode beibehalten und dieser Widerstand zwischen. den Zuführungen 6, und 8, oder 7 und 9 geschaltet, oder auch zwischen die bei den Zuführungsdrahtpaare je ein Widerstand geschaltet wird.
Diesen Widerstand oder Wi derstände kann man entweder ausserhalb der Röhre, oder, besonders bei Röhren kleinerer Heizleistung, zweckmässig im Sockel oder innerhalb der Röhre unterbringen.
Eine Elektrode der in Fig. 1 abgebildeten Röhre, .deren Elektroden nur einen Heizkör per haben, und die ihr benachbarten Teile sind in Fig. 3 im vergrösserten Massstabe ab gebildet.
Bei dieser Ausführungsart der Elektrode 2 ist diese ein aus Nickel oder Molybdänblech bestehender, an einem Ende geschlossener Zylinder, der wenigstens. auf seiner Ober fläche Elektronenemittierendes Material ent hält oder mit solchen Materialien, zum Bei spiel Erda-lkalimetallverbindungen, überzo gen ist.
Zur Heizung der Elektrode dient die @Volframspirale 4, welche auf dem Isolier stab 21 gewickelt ist. Der Heizkörper ist von ,der Elektrode mittelst,des Isolierröhrchens 22: isoliert. Der zwischen, dem Isolierstab 21 und ,dem Isolierröhrchen 22 und dem Heizkörper 4 sich befindende Raum ist eventuell mit Chamotte ausgefüllt. Das. eine Ende des Heiz- körpern ist an der Elektrode 2, das andere Ende an dem Tragdraht 24 angeschlossen.
Dieser Tragdraht 2.1 ist von dem Glasröhr chen umgeben, so dass er von dem Ent ladungsraum, sowie von der Elektrode 2 in seiner ganzen Länge isoliert ist. 'Der Trag draht 24 hat seine Fortsetzung in dem Zu führungsdraht 6, der ausserhalb des Gas raumes mit der Zuführung 8 verbunden ist.
Der Draht 8 ist mittelst des Tragdrahtes 25 an der Hilfselektrode 10 angeschlossen. Tragdraht 25, sowie Tragdraht 23 der Elek trode sind in der Nähe der Quetschstelle 16 ebenfalls von Isolierröhrchen 20 bezw. 18 umgeben, damit die Entladung das Glas nicht beschädigt. Der Tragdraht 25 ist zu dem ringförmigen Rand 10a, der aus Me tallblech besteht, der Hilfselektrode 10 be festigt, und das ganze Elektradensystem ist auf dem Gestell 17 montiert.
Es wird bemerkt, dass in. den nachfolgen den Ansprüchen der oder die Heizkörper jeder einzelnen Kathode der Röhre, also der Heizenergie liefernde Teil der einzelnen Ka thode "Kathodenheizsystem" genannt wird. Dieses System kann demnach aus einem oder mehreren Heizkörpern bestehen, und im letz teren Fall wird die Heizenergie von sämt lichen Heizkörpern geliefert. Bei solchen Röhren, die mehrere Kathoden besitzen, ist.
unter "Kathodenheizsystem" der 11eizener- gielieferer jeder einzelnen Kathode gemeint, solche Röhren haben daher mehrere Ka- thodenheizsysteme, deren jedes auch aus mehreren einzelnen Heizkörpern bestehen kann, die miteinander vorteilhaft in Reihe geschaltet sind.