DE559053C - Verfahren und Einrichtung zum Zuenden von elektrischen Leuchtroehren mit Gluehelektroden - Google Patents

Description

Bei elektrischen Leuchtröhren mit gesondert geheizten Glühelektroden ist es wichtig, daß die in bekannter Weise durch Spannungsstoß oder Hochfrequenzeinwirkung veranlaßte Zündung erst nach genügender Anheizung der Glühelektroden eingeleitet wird, da sonst die Entladung immer an ein und derselben besonders schnell heiß werdenden Oberflächenstelle der Glühelektrode ansetzt und diese vorzeitig zerstört. Um diese Elektrodenzerstörung zuverlässig zu vermeiden und auch in einfachster Weise eine sichere Zündung der Röhre zu erreichen, wird erfindungsgemäß nicht nur für eine genügende Anheizung der Glühelektrode oder Glühelektroden gesorgt, sondern außerdem das Zünden der Röhre unmittelbar von der Temperatur der Glühelektrode abhängig gemacht, und zwar dadurch, daß zunächst die Glühelektrode auf Betriebstemperatur gebracht

ao und sodann erst durch die an dieser auftretende Wärme eine Schaltvorrichtung in einer parallel zur Entladungsstrecke liegenden Leitung betätigt wird, die die Hilfsgeräte für den Spannungsstromstoß enthält.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des neuen Verfahrens geeigneten Einrichtungen dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Zündeinrichtung nebst zu-

JC gehöriger Leuchtröhre im Schaltungsschema.

Abb. 2 und 3 zeigen ein Elektrodengefäß der Leuchtröhre in zwei Ansichten.

Abb. 4 und 5 zeigen eine etwas abgeänderte Ausführungsform der bei der Einrichtung nach Abb. ι Anwendung findenden Glühelektrode.

Abb. 6 zeigt eine andere Art der Zündeinrichtung im Schaltungsschema.

Abb. 7 und 8 zeigen im größeren Maßstabe die bei letztgenannter . Zündeinrichtung Anwendung findende Glühelektrode in Stirnansieht und im Längsschnitt.

Abb. 9, 10 und 11 zeigen eine andere Ausführungsform der bei der Einrichtung nach Abb. 6 verwendeten Glühelektrode in Vorderansicht, im Grundriß und im Querschnitt.

Abb. 12 zeigt eine dritte Zündeinrichtung im Schaltungsschema.

Abb. 13 ist ein Querschnitt durch das die Glühelektrode enthaltende Gefäß der Leuchtröhre nach Abb. 12.

Die in bekannter Weise mit beliebigen Gasen, Gasgemischen, Dämpfen oder aber auch einem Gas-Dampf-Gemisch gefüllte Leuchtröhre 1 besitzt am einen Ende zwei etwa aus Eisen bestehende Anoden 2 und am anderen Ende eine zylindrische Kathode 3 aus Nickel oder anderem geeignetem Metall, die in bekannter Weise einen Überzug aus elektronenemittierenden Stoffen, etwa einem Alkalioxyd oder einem Erdalkalioxyd, besitzt und durch einen starren Strom-

zuführungsdraht 4 abgestützt wird. Innerhalb der zylindrischen Kathode 3 befindet sich in bekannter Weise ein Heizkörper 5 aus Wolfram oder anderem geeignetem Material. Das eine Ende dieses Heizkörpers 5 ist am Deckel 3' der Kathode 3 festgelötet, während das andere Ende des Heizkörpers 5 durch eine Porzellanhülse 6 hindurchgeführt ist, die in das rückwärtige Ende der Kathode 3 eingepaßt ist. ι0 Das durch die Porzellanhülse 6 hindurchgeführte Heizdrahtende ist an den zweiten Stromzuführungsdraht 7 angeschlossen. Am Hals des Elektrodengefäßes 1' ist mittels einer Schelle 9 ein streifenförmiges Bimetallelement 8 befestigt, das sich in Längsrichtung des Elektrodengefäßes 1' an dessen Außenseite entlang erstreckt. Um die Empfindlichkeit des der Wärmestrahlung der Glühkathode 3 ausgesetzten Bimetallelementes 8 zu erhöhen, sind an diesem quer gestellte, fingerartige Metallstreifen 10 befestigt, welche am Elektrodengefäß 1' dicht anliegen und dieses auf annähernd dem halben Umfang umfassen. Die fingerartigen Metallstreifen 10 bestehen aus gut wärmeleitendem Metall und können an der Innenseite geschwärzt und an der Außenseite poliert sein, um die besten Wärmeabsorptionsund auch Wärmeleitungsbedingungen für das Element 8 zu sichern. Das Bimetallelement trägt an seinem freien Ende einen Kontakt ii, der bei einer bestimmten Anheizzeit der Glühkathode 3 und damit einer bestimmten Krümmung des Bimetallelements 8 mit einer ortsfesten Kontaktspitze 12 in Berührung kommt. Zum Betriebe der Einrichtung dient ein Anzapf- oder Autotransformator 15, der mittels der Leiter 16 und 17 an ein Wechselstromnetz üblicher Gebrauchsspannung angeschlossen ist. Die Enden dieses Transformators 15 sind je unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 18 an eine der Anoden 2 mittels der Leitungen 19 angeschlossen. Ein Zwischenpunkt 15' des Transformators 15 ist durch eine Leitung 24 mit einer einen Eisenkern aufweisenden Induktionsspule 20 verbunden, die ihrerseits an die Stromzuführung 4 der Leuchtröhre mittels der Abzweigleitung 24' angeschlossen ist. Zur Erhitzung der Glühelektrode 3 bzw. des dieser zugeordneten Heizdrahtes 5 dient eine kleine Niedervoltsekundärspule 21, die mit den Stromzuführungen 4 und 7 verbunden ist. Das mit der Stromzuführung 4 verbundene Ende der Induktionsspule 20 ist ferner auch noch durch die Leitung 25 an das Bimetallelement 8 angeschlossen. Die Kontaktspitze 12 ist durch eine Leitung 26 mit der einen Klemme eines Quecksilberkippschalters 22 üblicher Bauart verbunden. Die andere Klemme dieses Quecksilberkippschalters steht unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 23 durch die Leitung 27 mit einem der beiden Leiter 19 in Verbindung.

Der Schalter 22 befindet sich normalerweise in Schließstellung, doch steht seine Armatur in elektromagnetischer Beziehung zu dem Kern der Induktionswicklung 20, so daß bei Erregung dieser Wicklung die Armatur des Quecksilberkippschalters von dem Wicklungskern angezogen wird, wodurch dann der Schalter in die Offenstellung gelangt und in bekannter Weise ein sich über die Leitung 24', die Stromzuführung 4 und die Entladungsstrecke der Leuchtröhre entladender Hochspannungsstromstoß entwickelt.

Bei Inbetriebsetzung der Einrichtung fließt vorerst ein Strom von 'der Sekundärspule 21 durch die Zuführung 4 zur Kathode 3 und von hier durch den Heizkörper 5 und die Zuführung 7 zurück zur Sekundärspule, wodurch der Heizkörper 5 zum Glühen kommt und seinerseits die Kathode 3 erhitzt. Obwohl gleichzeitig an den Elektroden der Röhre die normale Betriebsspannung liegt, so reicht diese jedoch bekanntlich nicht aus, um die Entladung einzuleiten. Sobald durch Wirkung des Heizkörpers 5 die Kathode 3 allstellig erhitzt und ebenfalls zum Glühen gebracht ist, was in der Regel in weniger als einer Minute der Fall ist, kommt durch die Wärmestrahlung der Kathode und die Wärmeleitung der Metallfinger 10 das Bimetallelement zur Krümmung, wobei es die Kontakte 11, 12 zur gegenseitigen Berührung bringt. Alsdann fließt jedoch ein Strom von dem Zwischenpunkt 15' des Transformators 15 durch die Induktionswicklung 20, die Leitung25, das Bimetallelement 8, die Kontakte 11, 12, die Leitung 26, den Schalter 22, Widerstand 23 und die Leitung 27 zum Leiter 19 und von diesem durch den Widerstand 18 zurück zum Transformator. Dieser parallel zur Entladungsstrecke und durch die Hilfsgeräte für die Aus- lösung eines Hochspannungsstromstoßes, nämlich Induktionsspule 20, Kippschalter 22 und Widerstand 23, fließende Strom erzeugt in der Induktionswicklung 20 ein starkes magnetisches Feld, wodurch der Kern der letzteren magnetisch wird und die Armatur des Schalters 22 anzieht, so daß der parallele Stromweg 25, 26, 27 geöffnet wird. Durch diese Stromunterbrechung wird die Induktionswicklung entmagnetisiert und in an sich bekannter Weise ein Hoch-Spannungsstromstoß ausgelöst, der sich über Leitung 24', Stromzuführung 4 und Kathode 3 zu einer der beiden Anoden 2 entlädt. Wenn aus irgendeinem Grunde die Entladung nicht anspringt, so fällt der Schalter 22, da die Induktionswicklung inzwischen stromlos geworden ist, wieder in die Schließstellung zurück, worauf der geschilderte Vorgang, nämlich Entstehen eines magnetischen Feldes, Öffnen des Schalters 22 und Auslösen eines Hochspannungs-Stromstoßes, wiederholt wird, bis schließlich eine Entladung eintritt. Ist eine Entladung

eingetreten, so wird diese in bekannter Weise durch den normalen Betriebsstrom aufrechterhalten, da die Wiederzündspannung in jeder Halbwelle des Wechselstromes bekanntlich wesentlich niedriger als die Erstzündspannung ist. Durch den normalen Entladungsstrom wird die Induktionswicklung 20 ständig unter Strom gehalten, was zur Folge hat, daß deren Kern den Schalter 22 ständig in Offenstellung hält. Der parallel zur Entladungsstrecke der Röhre liegende Stromweg 25, 26, 27 ist also während des Röhrenbetriebes ständig unterbrochen. Da die Wärmestrahlung der Kathode zur Schließung des die Hochspannungsstromstoßgeräte enthaltenden Stromweges dient, so ist klar, daß das Einleiten der Entladung immer bei ungefähr der gleichen Kathodentemperatur eintreten wird.
Wenn die Röhre im Freien brennen soll, wo das Glühkathodengefäß und damit der Bimetallstreifen einer starken Abkühlung unterliegt, kann es auch vorteilhaft sein, den Bimetallstreifen im Innern des Elektrodengefäßes 1' unterzubringen. In diesem Falle kann der Bimetallstreifen, wie in Abb. 4 und 5 gezeigt, aus einem um das Kathodengefäß 3 herumgebogenen Bügel 8' bestehen, der am freien Ende einen Kontakt 11' trägt, der mit einem im Innern des Elektrodengefäßes 1' untergebrachten feststehenden Kontakt 12' zusammenwirkt. Die nicht dargestellte Induktionsspule ist wiederum mit dem Stromzuführungsdraht 4 verbunden, während die Zuleitung 26 zum Kontakt 12', die in diesem Falle im Elektrodengefäß 1' einzuschmelzen ist, wiederum mit dem Quecksilberkippschalter 22 in Verbindung steht. Der durch Wärmestrahlung beeinflußte Bimetallstreifen kann beliebige Gestalt erhalten und auch anders, als dargestellt, gehaltert werden.

Bei der Ausführungsform, nach den Abb. 6, 7 und 8 ist unter Fortfall eines besonderen Bimetallelementes die Kathode aus einem schraubenförmig gewundenen Bimetallstreifen 28 hergestellt, der auf der Außenfläche mit elektronenemittierendem Stoff bedeckt ist. Das der Entladungsbahn zugekehrte Ende der Kathode 28 ist am Stromzuführungsdraht 4 befestigt und mit einem abschließenden Stirnblech 29 (Abb. 8) versehen, an welches das eine Ende des im Innern der Kathode befindlichen Heizdrahtes 5 festgelegt ist. Das andere Ende des Heizdrahtes ist wiederum mit dem Stromzuführungsdraht 7 verbunden. Das rückwärtige Ende der Kathode 28 umgibt einen am Stromzuführungsdraht 7 befestigten Porzellanstopfen 6 mit geringem Spiel. Am rückwärtigen Kathodenende ist ein vortretender Lappen 30 vorgesehen, der einen mit dem feststehenden Kontakt 12' zusammenwirkenden Kontakt 11' trägt. Der Kontakt 12' ist nicht, wie in Abb. 6 schematisch dargestellt, unterhalb vom Kontakt 11', sondern, wie in Abb. 7 dargestellt, seitlich von diesem angeordnet, da sich die Kathode 28 bei der Erwärmung verdreht. Auch in diesem Falle ist ein parallel zur Entladungsstrecke liegender Stromweg vorhanden, der vom Zwischenpunkt 15' des Transformators 15 über Induktionswicklung 20, Stromzuführung 4, Kathode 28, Kontakte 11', 12', Leitung 26, Quecksilberkippschalter 22, Widerstand 23, Leitung 27 und Leitung 19 zurück zum einen Ende des Transformators 15 führt. Es wird demgemäß ebenfalls bei Berührung der Kontakte 11', 12' ein die Zündung der Röhre 1 veranlassender Hochspannungsstromstoß ausgelöst.

Der die Kathode bildende Bimetallstreifen 28 kann auch jede beliebige andere Gestalt erhalten und beispielsweise auch in Spiralform aufgewunden werden, sofern er nicht eine geradlinige Gestalt oder Bügelgestalt erhält.

Die Kathode kann auch, wie in den Abb. 9 bis 11 dargestellt, aus zwei Bimetallplättchen 31, 32 bestehen, die parallel zueinander an den offenen Stirnflächen eines aus Isoliermaterial bestehenden kleinen Rahmens 33 befestigt sind. Die Bimetallplättchen 31, 32 sind in der Breitenrichtung etwas schmaler als die lichte Weite des Isolierrahmens 33, und ihre Metallschichten sind so zueinander gestellt, daß sich die Plättchen bei der Erwärmung gegeneinander durchbiegen. Zwischen den beiden Plättchen 31, 32 ist der in diesem Falle spitzwinklige Heizdraht 5 angeordnet, der an die beiden Stromzuführungen 4 und 7 angeschlossen ist. Der nicht nur mit der Sekundärwicklung 21, sondern auch mit der Induktionswicklung 20 verbundene Stromzuführungsdraht 4 ist durch einen Draht 34 mit dem oberen Bimetallplättchen 31 leitend verbunden. Das andere Bimetallplättchen 32 steht durch den dritten Stromzuführungsdraht 26 mit dem Quecksilberkippschalter 22, dem Widerstand 23 und dem Leiter 19 in Verbindung. Die einander zugekehrten Flächen der Bimetallplättchen tragen Kontakte 11', 12', die bei der Erwärmung und gegenseitigen Durchbiegung der Plättchen zur Berührung kommen und dann ebenfalls den die Hochspannungsstromstoßgeräte enthaltenden Stromweg schließen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 12 und 13 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Abb. ι eine zylindrische Kathode 3 vorgesehen, die nach der Entladungsbahn hin durch eine Stirnwand 3' abgeschlossen ist und im Innern den Heizdraht 5 aufnimmt. Auf die Kathode 3 ist ein Ring 35 aus einer solchen Isolationsmasse, wie etwa Nernstmasse, aufgeschoben, die sowohl im kalten Zustande als auch bis zu einem bestimmten Erwärmungsgrad einen hohen Isolationswiderstand darstellt, um bei Erreichen einer bestimmten kritischen Temperatur plötzlieh gut stromleitend zu werden. Dieser Ring 35 besitzt eine Nut 36, in die der mit dem Queck-

silberkippschalter 22 verbundene Leitungsdrah 26 eingelegt ist. Die übrigen Teile der Schaltung und Einrichtung sind genau die gleichen wie bei den vorbeschriebenen Einrichtungen. Vor Stromeinschaltung ist der parallel zur Entladungsstrecke liegende Stromweg durch den Isolationsring 35 unterbrochen. Sobald bei Stromeinschaltung die Glühkathode und mit ihr der Ring 35 eine bestimmte Temperatur erreicht haben, stellt letzterer, da er dann stromleitend wird, einen Stromfluß in dem die Hochspännungsstromstoßgeräte enthaltenden Stromweg her, der wieder zur Auslösung eines Hochspannungsstromstoßes und damit zur Zündung der Röhre j 5 führt.

Der bei genügender Erwärmung der Glühelektrode eine Strombrücke bildende Isolator kann beliebige andere Gestalt erhalten und bei nicht zu großer Ausbildung des Elektrodenao gefäßes 1' auch außerhalb desselben angeordnet werden. In letzterem Falle muß selbstverständlich, wie bei der Ausführungsform nach Abb. 1, die Induktionsspule 20 nicht nur mit der Stromzuführung 4, sondern auch durch eine Hilfsleitung 25 mit dem stromleitend werdenden Isolator verbunden sein.

Die Leuchtröhre kann in üblicher Weise auch nur zwei Elektroden aufweisen; gegebenenfalls können auch sämtliche Elektroden als Glühelektroden ausgebildet sein. Die Erfindung läßt sich sowohl bei mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom betriebenen elektrischen Leuchtröhren und auch bei anderen elektrischen Gasentladungseinrichtungen, beispielsweise auch bei Gleichrichtern, verwenden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zünden von elektrischen Leuchtröhren mit Glühelektroden durch Spannungsstoß, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Glühelektrode auf Betriebstemperatur gebracht und sodann durch die an dieser auftretende Wärme eine Schaltvorrichtung in einer parallel zur Entladungsstrecke liegenden Leitung betätigt wird, die die Hilfsgeräte zur Auslösung des Spannungsstoßes hat.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb oder außerhalb des die Glühelektrode (3) enthaltenden Elektrodengefäßes (1') ein als Strombrücke wirkendes Bimetallelement (8) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das außerhalb des Elektrodengefäßes vorgesehene Bimetallelement aus einem in Längsrichtung des Elektrodengefäßes verlaufenden Bimetallstreifen (8) besteht, der mit quer zu ihm gestellten, das Elektrodengefäß (1') umfassenden Fingern (10) aus gut wärmeleitendem Metall versehen ist.

■4. Einrichtung nach Anspruch 2 mit einem innerhalb des Elektrodengefäßes vorgesehenen Bimetallelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement aus einem die Glühelektrode umgreifenden, aus Bimetall bestehenden Bügel (8') besteht, der mit einem ebenfalls innerhalb des Elektrodengefäßes angeordneten festen Kontakt (12') den Spannungsstoßstromkreis schließt.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer von einem Heizdraht erhitzten Glühelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühelektrode aus einem Bimetallstreifen (28) besteht, der durch die bei seiner Erwärmung auftretende Krümmung oder Verdrehung den Spannungsstoßstromkreis schließt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühelektrode aus einem schraubenförmig oder spiralförmig gewundenen Bimetallstreifen besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühelektrode aus zwei gegeneinander durchbiegbaren Bimetallplättchen (31, 32) besteht.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge- go kennzeichnet, daß innerhalb oder außerhalb des die Glühelektrode (3) enthaltenden Elektrodengefäßes (1') ein der Wärme der Glühelektrode ausgesetzter und erst bei einem bestimmten Wärmegrad gut stromleitend werdender Isolator (35), etwa aus Nernstmasse, vorgesehen ist, der für gewöhnlich den Spannungsstoßstromkreis unterbricht, bei genügender Erwärmung durch die Glühelektrode dagegen schließt. too

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen