DE616881C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8, AUGUST 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 616881 KLASSE 21 f GRUPPE 35

P 65051 VIII φι f Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 11. Juli ipß5

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen m.b.H. in Berlin Elektrische Lampe mit durch aufprallende Elektronen zum Glühen gebrachtem Leuchtkörper

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1932 ab

Es ist bekannt, elektrisches Licht durch Aufprall von Elektronen auf eine aus genügend hitzebeständigem Stoffe bestehende Anode zu erzeugen, und zwar sowohl unter Verwendung kalter Kathoden als auch unmittelbar oder mittelbar geheizter Kathoden. Anode und Kathode sind hierbei im Vakuum oder in einer Gasfüllung von so niedrigem Druck untergebracht, daß diese elektrisch nicht angeregt wird und den Elektronenstrom nicht behindert. Zur praktischen Verwendung sind derart ausgebildete Lampen bisher jedoch nicht gelangt. Die Ursache lag, sofern kalte Kathoden benutzt wurden, darin, daß unverhältnismäßig hohe Spannungen zur Herstellung des Elektronenstromes erforderlich waren. Bei Verwendung unmittelbar geheizter Kathoden zeigte sich dagegen vornehmlich der Übelstand, daß der Elektronenstrom zufolge des Spannungsabfalls längs der Glühkathode sich ungleichmäßig in der Lampe ausbildete und dadurch zu einseitigen Überlastungen beider Elektroden führte. Bei mittelbar geheizten Kathoden tritt zwar der letztgenannte Übelstand weniger ein, weil derartige Elektroden über ihre ganze Fläche hinweg gleiche Spannung haben, jedoch konnte bisher auch bei Verwendung derartiger Äquipotentialkathoden weder eine vollkommen gleichmäßige Belastung der lichtspendenden Anode erreicht, noch die die Lichtentwicklung behindernde Raumladung genügend stark zurückgedrängt werden.
Es wurde nun festgestellt, daß es unter Benutzung einer mittelbar geheizten Glühkathode dennoch möglich ist, den als Anode geschalteten Leuchtkörper einer Lampe bei langer Lebensdauer äußerst gleichmäßig und bis zur hohen Weißglut zu erhitzen, nämlich dann, wenn erfindungsgemäß die den Leuchtkörper bildende Anode aus einem die Kathode konzentrisch umschließenden Draht oder Drahtgebilde, zweckmäßig einem Wolframdraht oder Wolframdrahtgebilde, besteht. Eine derartige Ausbildung und Anordnung der Anode hat eine ungewöhnlich starke Herabsetzung der Raumladung und gleichzeitig auch eine sehr starke und gleichmäßige Erhitzung der Anode zur Folge, da die Anode bei räumlich großer Ausdehnung eine verhältnismäßig kleine Masse besitzt und alle Teile der Anode einen gleichen Abstand von der Kathode erhalten. Die Herabsetzung der Raumladung ist dabei so stark, daß man bei den üblichen Spannungen bereits brauchbare Lampen mit einem weiß glühenden Leuchtkörper von der Art gewöhnlicher Glühlampen erhält. Der zur Herstellung des leuchtenden Anodenkörpers dienende Draht kann so gewunden sein, daß er in seiner Gesamtheit eine die Kathode umschließende Zylinderflache, Kegelfläche, Kugelfläche ο. dgl. bildet. Bei Elektronenröhren für Verstärker- und Gleichrichterzwecke ist es zwar meist üblich, eine mittelbar geheizte Kathode zu verwenden und diese unter Belassung von geringem Abstand von der Anode zu umschließen. Da die Strombelastung derartiger Röhren jedoch sehr gering und die Oberfläche der meist aus einem zylinderförmigen Blech bestehenden

Anode vergleichsweise zur Kathode sehr groß ist, so wird bei derartigen Röhren, wie bekannt, die Anode durch den Elektronenstrom nicht merklich erhitzt oder gar zum Glühen gebracht.

Bei Verwendung von isolierenden Haltern für den leuchtenden Anodenkörper kommt durch den abfließenden Strom in der Nähe der anodischen Stromzuführung eine größere

ίο Erhitzung des Drahtes zustande, aber dem kann man ausgleichend begegnen durch besondere Gestaltung des leuchtenden Anodenkörpers z. B. in konischer Form oder durch Erniedrigung der Dichte des Elektronenaufpralls an den Stellen, die näher an der Zuleitung liegen, z. B. also durch weitere Wicklung des etwa in Form einer Schraubenlinie aufgewickelten Anodenkörpers. Im allgemeinen ist es jedoch besser, den leuchtenden Anodenkörper ebenfalls als Äquipotentialelektrode auszubilden, so daß der Spannungsabfall möglichst vollständig in den Vakuumraum, d. h. in die Elektronenbahn, verlegt wird. Geringe Unterschiede von wenigen Volt in den einzelnen Teilen des leuchtenden Anodenkörpers machen dann in bezug auf die Temperatur wenig mehr aus. Durch Anbringung genügend leitender Zuleitungen, Querrippen u. dgl. kann man für diese annähernde Gleichheit des Potentials innerhalb des ganzen Anodenleuchtkörperaufbaues sorgen.

Die neue elektrische Glühlampe kann wie jede andere Glühlampe ohne Vorschaltwiderstand oder andere Schaltelemente brennen.

Die Leistungsaufnahme der Lampe ist bei gegebener Netzspannung nur abhängig von der Stärke des Heizstromes. Für die Anfertigung verschiedener Lampengrößen ist also nur maßgebend die Oberfläche, nicht die Form des leuchtenden Anodenkörpers. Der Heizstrom kann z. B. zweckmäßig bemessen werden durch die Größe der Entfernung der Anode von der Kathode.

Die neue elektrische Glühlampe hat vor allen Dingen den großen Vorteil vor den bisher rein durch Widerstandserhitzung erhitzten Glühlampen, daß sie dickere Drähte zu verwenden gestattet, als dies bisher bei den elektrischen Glühlampen möglich war. Bekanntlich ist die Lebensdauer der Wolframdrahtlampe sehr stark abhängig von der Dicke des Leuchtdrahtes. Dünnere Stellen im Leuchtdraht werden für die Lebensdauer der Lampe schnell verhängnisvoll, weil sie durch den Stromdurchgang stärker erhitzt werden als die Nachbarstellen. An diesen dünnen Stellen brennen die Lampen daher schnell durch. Die Bauart der neuen Lampe gibt dagegen den Vorteil, daß die dünnen Stellen des die Kathode konzentrisch umschließenden, leuchtenden Anodenkörpers nicht überhitzt werden, daß sie im Gegenteil geschont werden infolge der sich an diesen Stellen günstig auswirkenden, wenn auch schwachen Raumladung. Ein weiterer Vorteil der neuen Lampe besteht darin, daß das verdampfte Wolfram in der Strombahn des Elektronenstromes fortbewegt wird und sich an für die Lichtstrahlung unschädlichen Stellen niederschlägt, zum größten Teil auf die Elektroden, also auch teilweise auf den Leuchtkörper, während es bei den durch Widerstandserhitzung erhitzten elektrischen Glühlampen durch Absetzen auf der Glockenwand die Lichtstrahlung bald stark beeinträchtigt.

Die Herstellung der neuen Lampen ist kaum, schwieriger als die der üblichen Drahtlampen. Die Glühkathode ist billig in bekannter Weise in großen Mengen herzustellen, und zwar auch für Heizung mit voller Netzspannung, z. B. 220 Volt. Sie kann z. B. die in Abb. 1 angegebene Form haben. Den Kernkörper der dargestellten Kathode bildet ein Isolierröhrchen α aus Magnesia, Aluminiumoxyd o. dgl., das mit mehreren Bohrungen b zur Aufnahme eines wendeiförmigen Heizdrahtes c versehen ist. Die vom Röhrchen α vortretenden Teile des Heizdrahtes sind zweckmäßig mit einem isolierenden Überzug d versehen. Die Außenfläche des Röhrchens α trägt einen metallischen Überzug e, an den der Zuführungsdraht / für den Entladungsstrom herangelegt ist. Auf der Oberfläche des Metallüberzuges e ist end-Hch in bekannter Weise eine Elektronen aussendende Schicht g, etwa aus Bariumoxyd, angebracht. Der Heizdraht kann, wenn er mit Niederspannung gespeist wird, natürlich auch nur aus einem glatten, kürzeren Draht bestehen.

In der Abb. 2 ist der Innenaufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Glühlampe in einem Ausführungsbeispiel im Aufriß dargestellt.

Im Ouetschfuß h sind vier Stromzuführungen i, k, I₁ m luftdicht eingeschmolzen, von denen die beiden Stromzuführungen i, k an den positiven und die Stromzuführungen /, m an den negativen Kontakt des Lampensockels angeschlossen sind. An dem vom Ouetschfuß vortretenden Ende der Stromzuführung i ist eine Halterippe η für den schraubenförmig gewundenen Anodendraht 0 befestigt. Durch diese Rippe werden die einzelnen Windungen des Anodendrahtes 0 untereinander verbunden und auf gleiche Spannung gebracht. Mit den vom Ouetschfuß h vortretenden Enden der Stromzuführungsdrähte k, I sind die Enden des Heizdrahtes c und mit dem Ende des Stromzuführungsdrahtes m der Draht f verbunden, der seinerseits die Verbindung zum

metallischen Überzug e der Kathode herstellt.

Dadurch, daß der Elektronenstrom auch die

Halter, Rippen, Zuleitungen usw. trifft, geht ein Teil der Heizenergie verloren. Um dies zu verhindern, kann man diese Teile mit Nichtleitern abdecken oder abschirmen.

Vorteilhaft ist es, zwischen der Kathode und der sie konzentrisch umschließenden

ίο Anode ein Gitter einzubauen, um den Stromdurchgang zu beeinflussen oder zu begrenzen. Dem Gitter kann man eine bestimmte Vorspannung erteilen durch Verbindung mit einem bestimmten Punkte des Heizdrahtes der indirekt mit voller Gleichspannung geheizten Kathode. Auch eine negative Spannung kann man dem Gitter erteilen, wenn man die Spannung für den Entladungsstrom an einem Punkt des Heizdrahtes, z. B. in der Mitte einer Länge, abgreift.

In besonderen Fällen, z. B. beim Erhitzen verhältnismäßig kleiner Leuchtkörper, kann es zweckmäßig sein, die Raumladung noch besonders zu verhindern, um einen genügend starken Strom auch bei niederer Spannung zu erhalten. Dies kann man erreichen durch Einbringen einer so geringen Gas- oder Dampf menge, insbesondere Quecksilberdampfmenge, daß die Elektronenentladung noch ungestört verläuft. In der Regel darf der Gasoder Dampfdruck nur etwa 0,01 mm und weniger betragen.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Lampe, wenn zur Herstellung der drahtförmigen Anode in bekannter Weise Selektivstrahler, insbesondere Oxyde, verwendet werden. Geeignet sind hierfür besonders Aluminiumoxyd und die Oxyde seltener Erden einzeln oder in Mischungen. Viele der als Selektivstrahler bekannten Stoffe haben bereits bei den Temperaturen, bei denen sie benutzt werden, eine für die Stromabführung genügende Leitfähigkeit, so daß man ohne weiteres aus ihnen drahtförmige Gebilde herstellen kann. Es können aber auch derartige, selektiv strahlende Stoffe in dünnen Schichten auf einem gut stromleitenden Draht, etwa aus Wolfram, aufgetragen werden. Man kann aber auch drahtförmigen Oxydkörpern, die keine genügende Leitfähigkeit besitzen, durch Zusätze eine genügende Leitfähigkeit geben.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Lampe mit einem durch aufprallende Elektronen erhitzten und zum Glühen gebrachten Leuchtkörper und einer als Elektronenquelle dienenden, mittelbar geheizten Glühkathode, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leuchtkörper bildende Anode aus einem die Kathode konzentrisch umschließenden Draht oder Drahtgebilde, zweckmäßig einem Wolframdraht oder Wolframdrahtgebilde, besteht.

2. Elektrische Lampe nach¹ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode als Äquipotentialelektrode ausgebildet ist, etwa durch Anbringung genügend leitender Zuleitungen und Querrippen.

3. Elektrische Lampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Drähten besteht, die dicker sind, als sie zur Erzeugung der gleichen Lichtstärke bei gleicher Spannung für Wolframdrahtlampen erforderlich sind.

4. Elektrische Lampe nach Anspruch τ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode, deren Heizdraht zweckmäßig mit voller Netzspannung gespeist wird, und der Anode ein auf eine bestimmte Spannung zu bringendes Raumladungsgitter angebracht ist.

5. Elektrische Lampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisch leitenden Halter der Anode sowie gegebenenfalls auch ihre Rippen, Zuleitungen u. dgl. durch nicht leitende Belegungen gegen den Elektronenstrom abgedeckt oder abgeschirmt sind.

6. Elektrische Lampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe zur Verhinderung der Raumladung mit einem Gas oder Dampf, z. B. Ouecksilberdampf, von so geringem Druck gefüllt ist, daß die Elektronenentladung nicht behindert wird.

7. Elektrische Lampe nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der drahtförmigen Anode ioo Selektivstrahler, insbesondere Oxyde, verwendet sind, entweder allein oder im Gemisch mit gut stromleitenden Stoffen oder als Überzug gut stromleitender Drähte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

zur Patentschrift 616 881 Klasse 21f Gruppe 35.

Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Dr. Ernst Friederi^h in Berlin-Charlottenburg.