DE646243C

DE646243C - Electric low-pressure fluorescent tubes filled with gases or metal vapors or gases and metal vapors

Info

Publication number: DE646243C
Application number: DEP71805D
Authority: DE
Inventors: Dr Michael Schoen
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1935-09-15
Filing date: 1935-09-15
Publication date: 1937-06-14

Description

Mit Gasen oder Metalldämpfen oder auch mit Gasen und Metalldämpfen gefüllte elektrische Niederdruckleuchtröhren erfordern für ihren Betrieb die Vorschaltung eines die negative Stromspannungscharakteristik der Röhre ausgleichenden Widerstandes, ohne den die Entladung nicht stabil brennen würde. Die Erfindung bezweckt, diesen energieverzehrenden Vorschaltwiderstand entbehrlich zu machen und doch den Betrieb der Röhre völlig stabil zu gestalten. Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf der durch zahlreiche Versuche festgestellten Tatsache, daß ein quer zur positiven Säule einer NiederdruckentladungsröhreElectric ones filled with gases or metal vapors or also with gases and metal vapors Low-pressure fluorescent tubes require the upstream connection of one of the negative voltage characteristics of the Tube of equalizing resistance, without which the discharge would not burn steadily. The aim of the invention is to make this energy-consuming series resistor superfluous and yet make the operation of the tube completely stable. The solution to this problem is based on the fact, established by numerous experiments, that a transverse to the positive Column of a low pressure discharge tube

-15 angelegtes Magnetfeld bei Steigerung der Feldstärke die an der Röhre liegende Spannung entsprechend erhöht; eine an der Röhre durch Stromstärkezunahme auftretende Spannungserniedrigung würde also durch eine entsprechende Zunahme der Magnetfeldstärke ausgeglichen werden können, und bei genügend starken Magnetfeldänderungen kann die Charakteristik der Röhre auf diese Weise positiv gestaltet werden.-15 applied magnetic field when the field strength increases, the voltage applied to the tube increased accordingly; a voltage drop in the tube caused by an increase in current would therefore be able to be compensated for by a corresponding increase in the magnetic field strength, and if it is sufficient strong magnetic field changes can change the characteristics of the tube in this way be positively designed.

Erfindungsgemäß wird daher an einer mit Gasen oder Metalldämpfen oder mit Gasen und Metalldämpfen gefüllten elektrischen Niederdruckleuchtröhre ein auf Änderungen der Röhrenstromstärke in an sich bekannter Weise mit gleichsinnigen Änderungen der Magnetfeldstärke ansprechender Elektromagnet mit einem quer zur Entladungsbahn gerichteten Magnetfeld und einer mindestens derartig großen Windungszahl angeordnet, daß die Röhre bei Betriebsstromstärke mit positiver Charakteristik brennt. Anstatt auf die Änderungen der Röhrenstromstärke anzusprechen, kann der den Elektromagneten speisende Strom auch von der Röhrenspannung in der Weise gesteuert werden, daß fallende Spannung eine Erhöhung der Feldstärke entspricht. Diese Steuerung in Abhängigkeit vom Röhrenstrom oder der Röhrenspannung kann durch an sich bekannte Mittel, wie Relais, bewirkt werden.According to the invention, therefore, one with gases or metal vapors or with gases and metal vapor-filled low-pressure electric fluorescent tubes respond to changes in the Tube current strength in a manner known per se with changes in the magnetic field strength in the same direction responding electromagnet with a magnetic field directed transversely to the discharge path and at least one arranged such a large number of turns that the tube at operating current with positive characteristic burns. Instead of responding to changes in tube amperage, the current feeding the electromagnet can also be controlled by the tube voltage in such a way that falling Voltage corresponds to an increase in the field strength. This control depending on the Tube current or tube voltage can be determined by means known per se, such as relays, be effected.

Besonders einfach erfolgt diese Steuerung erfindungsgemäß jedoch, wenn die Windungen des Elektromagneten unmittelbar im Speisestromkreis der Entladungsröhre liegen, mit der Röhre also hintereinandergeschaltet sind. Zu jeder Betriebsstromstärke gehört dabei eine mindestens ausreichende Magnetfeldveränderbarkeit, die durch Versuch leicht zu ermitteln ist; der Magnet kann auch so ausgestaltet werden, daß er für alle praktisch in Betracht kommenden Betriebsstromstärken der Röhre von vornherein ausreicht. According to the invention, however, this control is particularly simple when the windings of the electromagnet are directly in the supply circuit of the discharge tube, i.e. connected in series with the tube are. Each operating current must have at least sufficient magnetic field variability, which can easily be determined by experiment; the magnet can also be designed to be practical for everyone relevant operating currents of the tube is sufficient from the outset.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr. Michael Schön in Berlin-Charlottenburg.Dr. Michael Schön in Berlin-Charlottenburg.

Die Stärke des Magnetfeldes hängt nämlich, sofern die Windungen des Elektromagneten unmittelbar vom Röhrenstrom durchflossen werden, in elektrischer Beziehung von dem Produkt Ampere X Windungszahl ab, und da die Stärke des durch den Magneten fließenden Stromes gleich der des durch die Röhre fließenden ist, kann die Stärke dieses Magnetfeldes für jede Entladungsstromstärke ίο durch die Zahl der angebrachten Windungen bestimmt werden.The strength of the magnetic field depends namely, provided the turns of the electromagnet are flowed through directly by the tube current, in electrical relation of the product amperes X number of turns and since the strength of the current flowing through the magnet is equal to that of the current flowing through the Tube is flowing, the strength of this magnetic field can be for each discharge current ίο by the number of turns attached to be determined.

Die Wirkungsweise eines mit der Leuchtröhre in Reihe liegenden Magneten ist folgende: Fällt infolge Zunahme des Entladungsstromes die an der Röhre liegende Spannung, so erhöht sich jedoch gleichzeitig der den Elektromagneten speisende Strom; die dadurch hervorgerufene Erhöhung der magnetischen Feldstärke bewirkt einen Anstieg der Röhrenspannung, der durch die genügende Windungszahl des Elektromagneten mindestens so groß ist wie der durch die Änderung der Stromstärke hervorgerufene Spannungsabfall; er kann aber auch sogar größer sein, in welchem Falle dann die Stabilität der Entladung eine besonders gute ist. Die Röhre hat damit praktisch eine positive Charakteristik und kann ohne Vorschaltwiderstand gebrannt werden. Die Windungen des Magneten selbst bedingen nämlich keinen nennenswerten Energiebedarf, da sie beliebig stark gestaltet werden können.The mode of action of a magnet in series with the fluorescent tube is as follows: If, as a result of the increase in the discharge current, the voltage across the tube falls, the den will increase at the same time Electromagnets supplying electricity; the resulting increase in magnetic Field strength causes an increase in the tube voltage, which is at least due to the sufficient number of turns of the electromagnet is as large as the voltage drop caused by the change in the current intensity; but it can also be even greater, in which case the stability of the discharge is a particularly good one. The tube thus has practically a positive characteristic and can be burned without a series resistor. The turns of the magnet itself namely do not require any significant energy, as they are designed to be as strong as you want can be.

Durch das quer zur Eutladungsbahn gerichtete Magnetfeld wird die sonst den ganzen Röhrenquerschnitt ausfüllende positive Entladungssäule entweder einseitig oder aber von der Rohrachse aus allseitig und gleichmäßig an die Wand gepreßt. Im einen wie im anderen Falle entsteht hierdurch eine vermehrte Berührung der Entladungsträger mit der Röhrenwand, die wahrscheinlich die Ursache für die geschilderte Beeinflussung der Strom- und Spannungsverhältnisse in der positiven Entladungssäule ist. In der Zeichnung ist eine Leuchtröhre nach der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.Due to the magnetic field directed across the discharge path, the otherwise whole Positive discharge column filling the tube cross-section either on one side or from the pipe axis from all sides and evenly pressed against the wall. In one as in In other cases, this results in increased contact with the discharge carrier the tube wall, which is probably the cause of the described influence on the Current and voltage relationships in the positive discharge column is. In the drawing, a fluorescent tube according to the invention is shown schematically in longitudinal section shown.

Die Röhre 1 besitzt zwei von Schutzzylindern 2 umgebene Glühelektroden 3, die von der Spannungsquelle 4 gespeist werden. Die eine Zuleitung 5 ist unmittelbar mit der linken Elektrode 3 und deren Schutzzylinder 2 verbunden. In die andere, zur rechten Elektrode 3 und deren Schutzzylinder führende Zuleitung 6 sind die Windungen 7 eines Elektromagneten eingeschaltet, so daß letzterer in Reihe mit der zwischen den Elektroden entstehenden Entladungsbahn liegt. Die Elektroden können nur durch die Entladung auf Glühtemperatur erhitzt werden, sie können aber auch fremd geheizt sein. Bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erfolgt beispielsweise die Erhitzung der rechten Elektrode 3 mittels eines kleinen Abwärtstransformators 9.The tube 1 has two glow electrodes 3 which are surrounded by protective cylinders 2 and which are fed by the voltage source 4. One supply line 5 is directly connected to the left electrode 3 and its protective cylinder 2. In the other lead 6 leading to the right electrode 3 and its protective cylinder, the windings 7 of an electromagnet are switched on, so that the latter is in series with the discharge path between the electrodes. The electrodes can only be heated to the glowing temperature by the discharge, but they can also be heated externally. In the embodiment shown in the drawing, for example, the right electrode 3 is heated by means of a small step-down transformer 9.

Außer dem Vorteil der positiven Charakteristik hat eine Röhre nach der Erfindung noch eine stark vermehrte Leuchtdichte gegenüber einer nicht mit einem Elektromagnet ausgerüsteten, sonst gleich beschaffenen Leuchtröhre; dies beruht darauf, daß das Magnetfeld die sonst gleichmäßig über den Röhrenquerschnitt verteilte Entladung beim Anpressen an die Wand zusammenzieht. Darüber hinaus wird aber überraschenderweise auch die Lichtausbeute einer erfindungsgemäß mit einem Elektromagneten ausgerüsteten Leuchtröhre erhöht, weil die zur Erzeugung der positiven Gesamtcharakteristik aufgewandte, zusätzliche Energie mit größerer Ausbeute in der Entladungssäule der Röhre in Licht umgesetzt wird als in der unbeeinflußten Entladungssäule. Man kann die vorerwähnte Leuchtdichteerhöhung und auch die Lichtausbeuteverbesserung erfindungsgemäß noch dadurch steigern, daß der Röhre noch ein permanenter oder elektrisch erregter, aber nicht im Stromkreis der Röhre liegender Magnet mit ebenfalls quer zur Entladungsbahn gerichtetem Magnetfeld zugeordnet wird.In addition to the advantage of the positive characteristic, a tube according to the invention has still a greatly increased luminance compared to one that is not equipped with an electromagnet, otherwise the same fluorescent tube; this is due to the fact that the magnetic field is otherwise uniform across the tube cross-section distributed discharge contracts when pressed against the wall. In addition, surprisingly, the Luminous efficiency of a fluorescent tube equipped with an electromagnet according to the invention increased because the additional energy expended to generate the positive overall characteristic with greater yield is converted into light in the discharge column of the tube than in the unaffected discharge column. The aforementioned increase in luminance and also the improvement in the luminous efficiency can be achieved according to the invention still increase by the fact that the tube is still a permanent or electrically excited, but A magnet not located in the circuit of the tube is assigned with a magnetic field also directed transversely to the discharge path will.

Es sei noch bemerkt, daß Leuchtröhren nach der Erfindung an Stelle von Glühelektroden auch mit kalten Elektroden ausgerüstet sein können, die an beliebig hoher Spannung betrieben werden. Im übrigen ist der Betrieb einer Röhre nach der Erfindung sowohl bei Gleich- als bei Wechselstrom möglich. Von bekannten, mit einem Elektromagnet ausgerüsteten Leuchtröhren unter- too scheidet sich die Leuchtröhre nach der Erfindung dadurch, daß sie bei einem zu keiner eingeschnürten Entladung führenden niedrigen Druck von wenigen 5 mm Quecksilbersäule brennt, während die bisherigen Leuchtröhren mit Elektromagnet nur Hochdruckleuchtröhren waren, bei denen der die Entladung bildende Lichtbogen durch die Wirkung des hohen Dampfdruckes bereits eingeschnürt war. In einer solchen Röhre aber no würde durch die Anordnung des Magnetfeldes die Charakteristik nicht auf die beschriebene Weise positiv gestaltet werden können.It should also be noted that fluorescent tubes according to the invention instead of glow electrodes can also be equipped with cold electrodes that can be operated at any high voltage. Otherwise is the operation of a tube according to the invention is possible with both direct and alternating current. The fluorescent tube according to the invention differs from known fluorescent tubes equipped with an electromagnet in that they are at a low level which does not lead to a constricted discharge Pressure of a few 5 mm of mercury burns while the previous fluorescent tubes with electromagnets only high-pressure fluorescent tubes were, in which the electric arc forming the discharge through the effect the high vapor pressure was already constricted. In such a tube, however, no the arrangement of the magnetic field would not change the characteristic to the one described Way can be designed positively.

Claims

Patent claims:

i. Filled with gases or metal vapors or with gases and metal vapors Low-pressure fluorescent tube, characterized in that the tube has an on-off iao the tube current strength in a known manner with changes in the same direction

the magnetic field strength responding electromagnet with a transverse to Discharge path directed magnetic field and at least such a large number of turns is assigned that the tube at operating current strength without a series resistor burns with positive characteristics.

2. fluorescent tube according to claim i, characterized in that the changes the magnetic field strength in a known manner by the changes in Tube burning voltage are controlled.

3. fluorescent tube according to claim 1 and 2, characterized in that the turns of the electromagnet are in the circuit of the tube.

4. fluorescent tube according to claim 1 to 3, characterized in that the tube another permanent one or one that is not in the tube circuit and is electrically excited Magnet with a magnetic field also directed transversely to the discharge path Increase in luminance or light output is associated with the tube or both.

For this purpose ι sheet of drawings