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Entladungsröhre für Relaiszwecke mit selbständiger Glimmentladung
zwischen den Hauptelektroden und mit einer lichtelektrisch empfindlichen, mit der
Hauptkathode in elektrisch leitender Verbindung stehenden Elektrode Bei den bisherigen
Methoden der Verwendung von Glimmlampen, insbesondere für lichtelektrische Zwecke,
z. B. für Tageslichtschalter und optischen Raumschutz, trat eine Reihe von Mißständen
auf, die eine praktische Verwendung solcher Geräte unmöglich machten. Die Gründe
für diese Mißstände bestanden vor allem in dein Schwanken der Zündspannung und in
der Abhängigkeit der Einrichtung von Netzspannungsschwankungen. Die Aufgabe der
Erfindung besteht nun darin, durch Maßnahmen an der Glimmlampe selbst und in der
Schaltung den Einfluß dieser Übelstände auf das einwandfreie Arbeiten der 1sinrichtung
zu beseitigen oder zum mindesten praktisch bedeutungslos zu machen. Die Gründe für
das Auftreten der Zündspannungsschwankungen sind vor allem durch Änderungen in der
Glimmlampe, insbesondere der Elektrodenoberfläche, durch Zerstäubung bei Dauerbelastung
bedingt. Es wurden zwar schon Anordnungen angegeben, bei denen die die Zündspannung
von Glimmlampen bestimmenden Teile teilweise entlastet werden, z. B. dadurch, daß
die Entladung nach ihrer Entstehung an der Zündstelle von dieser durch geeignete
Maßnahmen abgedrängt wird oder auch durch den Übergang von der vorgesehenen Zündspitze
auf eine mit ihr eine gemeinsame Elektrode bildende Kathode.
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Bei weiteren bekannten Einrichtungen wurde immer der lichtempfindliche
Teil der Glimmlampe (Zündspitze) selber zur Einleitung der Glimmentladung benutzt.
Wenn auch durch diese Maßnahmen eine weitgehende Entlastung der Zündspitze erreicht
wurde, so treten doch bei einer sehr großen Anzahl von Zündungen auf die Dauer Abnutzungen
der Zündspitze und damit Änderungen der Zündspannung ein, die unerwünscht sind.
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Es sind zwar schon lichtelektrisch empfindliche Entladungsstrecken
mit Glühkathode bekanntgeworden, bei denen eine Elektrode mit elektrostatischer
Steuerwirkung gleichzeitig als lichtelektrisch wirksame Elektrode ausgebildet ist
und bei der zwischen Glühkathode und Anode eine Ionenentladung durch die Steuerung
der sich unter Lichteinfluß positiv aufladenden Steuerielektrode ausbildet und bei
der die Anode Fortsätze zeigt, die sich der lichtelektrischen Elektrode nähern.ejedoch
haben diese Elektroden ausschließlich den
Zweck, durch ihre den
Durchgriff vergrößernde Wirkung der Raumladungsaufhebung und auch der Vergleichmäßigung
des Potentialfeldes zu dienen. Zwischen Kathode und lichtelektrischer Elektrode
der bekannten Einrichtungen sollen über die dort angegebenen Koppelwiderstände nur
ganz geringe Elektronenströme fließen.
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Nach der Erfindung ist bei einer Entladungsröhre für Relaiszwecke
mit selbständiger Glimmentladung zwischen den Hauptelektroden und mit einer lichtelektrisch
empfindlichen, mit der Hauptkathode in elektrisch leitender Verbindung stehenden
Elektrode, in Abhängigkeit von deren Belichtung die Hauptentladungsstrecke gezündet
wird, eine der Hauptentladungsstrecke zugeordnete Hilfszündstrecke mit besonderer
Zündkathode vorgesehen. Dabei ist die Anordnung und Ausbildung der Elektroden in
Bezug aufeinander und die Zünd- und Brennspannung der einzelnen Entladungsstrecken
so getroffen, daß bei Belichtung der lichtelektrisch empfindlichen Elektrode die
von diesen ausgehenden Elektronen durch ihr Eindringen in die Hilfszündstrecke die
Ansprechspannung dieser Strecke so weit erniedrigen, daß die Hilfszündstrecke zündet,
daraufhin die Entladung von der Zündkathode zur Hauptkathode übergeht und von der
Hauptkathode allein übernommen wird. Bei der Einleitung dieser Vorgänge läuft die
an der Zündkathode mit abnormalem Kathodenfall einsetzende Glimmentladung an der
mit genügendem Abstand von ihr -angeordneten belichteten und lichtelektrisch Elektronen
aussendenden Elektrode vorbei bis auf die Kathode für die Hauptentladung. Die Entladung
zieht sich dann zufolge einer gewissen Hohlkathodenwirkung in den Hohlraum zwischen
der Hauptkathode und der Rückseite der lichtelektrisch wirksamen Kathode unter Bildung
eines normalen Kathodenfalls zusammen und bringt dadurch die Hilfszündstreckenentladung
zum Erlöschen. Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Zündkathode
die Form eines der Anöde mehr als alle anderen Elektroden genäherten Drahtes besitzt
und von der vorzugsweise scheibenartig und großflächig ausgebildeten lichtelektrisch
empfindlichen Elektrode mit genügend großem Abstand ringförmig umschlossen ist.
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Nach weiterer Erfindung wird, um die Rückwirkung des in den Hauptentladungskreis
eingeschalteten Relais auf die Zündstrecke zu unterdrücken, die Schaltung der Entladungsröhre
so vorgesehen, daß die Zündkathode unter Umgehung des in Reihe mit der Hauptkathode
geschalteten Relais an die Kathodenspannung gelegt ist.
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In Fig. r ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Glimmlampe
z mit der Anode:-, besitzt zwei Kathoden 3 und g., die durch den Draht 5 elektrisch
leitend miteinander verbunden sind. Die Kathode q. besitzt auf ihrer der Anode :2
zugewandten Seite die lichtelektrisch empfindliche Schicht und ionisiert dafinit
unter dem Einfluß des in Richtung der Pfeile auf sie fallenden Lichtes den Glimmstreckenraum
zwischen der Anode z und der Zündspitze 6. Diese Zündspitze 6 sitzt auf der Kathode
3 und ragt durch die Kathode durch ein in dieser angebrachtes Loch hindurch. Erreicht
die Spannung der Spannungsquelle 7 den durch die Belichtung der Kathode q. bestimmten
Zündwert, so beginnt die Entladung zwischen der Anode 2 und der Zündspitze 6, um
sich dann, wie oben beschrieben, auf die Kathode 3 auszudehnen. Somit ist die Zündspitze
weitgehend, der lichtempfindliche wirksame Teil der Glimm-Lampe (Kathode q.) völlig
entlastet. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Ausführung besteht noch darin,
daß die Rückseite der Kathode q. die von der Kathode 3 ausgehende Zerstäubung aufnimmt
und somit ein Niederschlagen auf der Glaswandung verhindert.
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Im Stromkreis der Hauptentladung wird ein Auslöserelais angeordnet.
Die Speisung erfolgt vorwiegend mit Wechselstrom, da dann bei jedem Wechsel ohne
besondere Löschkontäktunterbrechung die Entladungsstrecke für den nächsten Auslösevorgang
startbereit ist.
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Damit der Vorgang der Zündung unter dein Einfluß der lichtelektrisch
emittierten Elektronen stets bei dem gleichen Lichtwert erfolgen kann, ist die lichtelektrische
Elektrode entweder direkt oder über einen geeigneten Widerstand mit der Hauptentlädungskathode
verbunden. Da durch die Anordnung nach der Erfindung die lichtelektrische Elektrode
einerseits nie von einer zerstörend wirkenden Ionenentladung getroffen wird und
da auch die Hilfskathode nur ganz kurzzeitig und nur mit einem ganz kleinen Strom
belastet wird, bleiben die Ansprechwerte über sehr lange Zeit außerordentlich konstant.
Gleichzeitig wird für die ständige Auslösebereitschaft einer solchen lichtelektrischen
Einrichtung keine Energie benötigt.
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Wird, wie es vielfach erforderlich ist, die Glimmlampe in sehr kurzen
Abständen voneinander mehrmals gezündet, so bestand bei den bisherigen Glimmlampenausführungen
der Nachteil, daß die Zündspannung der Lampe durch die von der vorhergehenden Entladung
herrührende Ionenraumladung wesentlich beeinflußt wurde, vor allem dann, wenn Gase
benutzt wurden, bei denen die Diffusionsgeschwindigkeit der Ionen verhältnismäßig
klein ist (z. B. Neon). Diese Erscheinung
wird durch die oben angegebenen
Mittel ebenfalls weitgehend wirkungslos gemacht, da durch die Wegnahme der Glimmentladung
von der Zündspitze die Nachwirkung des vorhergegangenen Brennvorgangs auf die Zündspannung
wesentlich herabgesetzt wird. Eine gewisse allgemeine Restionisation, die durch
die Wähl des Gases oder eine Mischung vorhandener Gase beeinflußt werden kann, ist
jedoch erwünscht, damit sie durch ihre Größe den Einfluß zufälliger Ionisierungsquellen
beseitigt.
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Bei der Verwendung eines Relais in Glimmlampenstromkreisen, das bei
Arbeiten der Lampe ansprechen soll, ist es weiterhin notwendig, die Rückwirkung
dieses Relais auf die Gliinmlainpe herabzusetzen, wenn das Arbeiten der Glimmlampe
in einem sehr schnell aufeinanderfolgenden Zünden und Löschen, z. B. beim Betreiben
der Einrichtung mit Wechselstrom, besteht. An Hand der Fig. 2 soll die Rückwirkung
des Relais auf die Zündspannung bei Verwendung einer Glimmlampe entsprechend der
Fig. i erläutert werden. Die Glimmlampe i ist über das Verzögerungsrelais 9 und
den parallel geschalteten Kondensator 8 an die Wechselspannung 7 gelegt. Überschreitet
die Wechselspannung die durch die Belichtung der Glimmlampe bestimmte Zündspannung,
so zündet die Lampe und bringt damit das Relais 9 zum Ansprechen. Geht dann die
Wechselspannung unter die L öschsparinung, so löscht die Lampe. Das Relais 9 dagegen
soll gehalten bleiben. Dies wird dadurch erreicht, daß die in dem Relais 9 durch
den Glimmstrom aufgespeicherte magnetische Energie nur so langsam abklingt, daß
der dadurch entstehende Strom das Relais bis zum evtl. neuen Zünden der Glimmlampe
angezogen hält. Dieser Strom erzeugt aber eine Spannung an den Klemmen des Relais,
so daß die an der Glimmlampe liegende Spannung sich nun zusammensetzt aus der Netzspannung
7 und der am Relais entstehenden Spannung. Diese zusätzliche Spannung wirkt sich
wie eine Verschiebung der Zündspannung aus.
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Um diese Rückwirkung des Relais auf die an der Glimmlampe liegende
Spannung zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Zündvon der Arbeitselektrode nicht
nur räumlich, sondern bis zu einem gewissen Grade auch elektrisch getrennt, jedoch
derart, daß die Arbeitsstrecke der Glimmlampe durch die Entladung der Zündelektrode
gezündet wird. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür. Die Glimmlampe i mit
der Anode 2 besitzt drei Elektroden 3, q., 6, von denen wiederum die Elektrode q.
die lichtempfindliche Schicht trägt, die Elektrode 3 als Arbeitselektrode dient
und die durch beide Elektroden hindurchgehende Zündspitze 6 den Zündvorgang einleitet.
Während die Elektroden-q. und 6 räumlich so weit getrennt sind, daß der Brennvorgang
von der Zündspitze nicht auf die Elektrode q. übergehen kann, steht die Elektrode
3 so nahe an der Elektrode 6, daß der sich auf der Zündspitze 6 ausbreitende Glimmvorgang
auf die Arbeitselektrode 3 übergeht. Um das Überspringen der Entladung auf die lichtempfindlich
wirksame Schicht q. zu verhindern, ist es gegebenenfalls zweckmäßig, die beiden
Elektroden q. und 6 nicht direkt miteinander zu verbinden, sondern die Spannung
der Elektrode ¢ z. B. durch einen besonderen Abgriff oder eine Gegenspannung gegenüber
der Elektrode 6 herabzusetzen. In dem Stromkreis der Zündelektrode liegt ein Widerstand
io, der nach Einsetzen der Glimmentladung die Spannung der Zündelektrode herabsetzt,
so daß beim Überspringen der Entladung auf die Arbeitselektrode 3 durch den dadurch
bedingten Spannungsabfall in dem Widerstand io die Entladung der Zündelektrode 6
gelöscht wird. Im Stromkreis der Arbeitselektrode 3 liegt das Verzögerungsrelais
9, das nun in an sich bekannter Weise anspricht, wenn die auf die Elektrode 4 fallende
Helligkeit die Zündung der Lampe bewirkt, das aber keinen Einfluß mehr auf das Einsetzen
der Spannung hat.