DE678551C - Elektrische Hochspannungslieuchtroehre mit Neonfuellung oder Neonquecksilberfuellung - Google Patents

Elektrische Hochspannungslieuchtroehre mit Neonfuellung oder Neonquecksilberfuellung

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DE678551C
DE678551C DEP76219D DEP0076219D DE678551C DE 678551 C DE678551 C DE 678551C DE P76219 D DEP76219 D DE P76219D DE P0076219 D DEP0076219 D DE P0076219D DE 678551 C DE678551 C DE 678551C
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Germany
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electrode
neon
filling
electrodes
electric high
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DEP76219D
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English (en)
Inventor
Dr Hans Alterthum
Dr Arved Lompe
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/04Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06Main electrodes
    • H01J61/067Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H01J61/0672Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0064Tubes with cold main electrodes (including cold cathodes)

Description

  • Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nüt Neonfüllung oder Neonquecksilberfüllung Elektrische Hochspannungsröhren mit Lichtausstrahlung durch die positive Säule werden im allgemeinen mit Neon oder mit Ouecksslber und Neon gefüllt, wobei der Neondruck in der Praxis q. Torr nicht unterschreiitet. Der Grund dafür ist, -daß bei niedrigeren Drucken als q. Torr das Neon vorschnell aufgezehrt wind, wodurch d.ie Röhre hart wird, d. h. init der antigelegten Spannung nicht mehr zündet und brennt. Es ist bekannt, daß man mit Fülldrucken unter 4 Torr die Lichtausbeute der Röhren wesentlich verbessern und auch sonstige Vorteile erreichen kann, jedoch konnten solche Röhren, obgleich sie vielfach im Laboratorium hergestellt und auch im Schrifttum beschrieben worden sind, nicht in den Handel gebracht werden, weil sie aus den oben angegebenen Gründen keine ausreichende Lebensdauer besitzen und nicht wie Röhren mit Fülldrucken über 4. Torr 2000 Stunden und darüber halten.
  • Man hat schon viele Vorschläge gemacht, die Aufzehrung des Edelgases zu verlangsamen. Fast alle diese Vorschläge gingen von dem Gedanken aus, daß die durch die Entladung bewirkte Kathodenzerstäubung die Ursache der Gasaufzehrung ist, daß nämlich die auf die Kathode treffenden Edelgasionen mit den zerstäubten Kathodenteilchen fortfliegen und von diesen in den auf der Glaswandung der Röhre sich bildenden Beschlag mit eingebaut werden. Zwecks Vermeidung dieses Übelstandes sind schon zur Herstellung der Elektroden Gitter, Drahtnetze und geschlitzte oder durchlochteBlechhohlkörper aus Eisen, Wolfram, Aluminium, Kupfer oder Molybdän vorgeschlagen worden, wobei durch die zwischen den Drähten bzw. in den Blechen vorhandenen Zwischenräume die Edelgasionen ohne Beeinflussung der Elektroden frei hindurchfliegen sollten; Tatsächlich haben die bisher bekannten derartigen Elektroden diese Aufgabe jedoch nicht erfüllt, es trat insbesondere bei \Teufülldrucken unter 4. Torr entweder eine schnelle Zerstäubung der Elektroden bis zum völligen Zerfall derselben oder aber eine gegenüber aus Vollblech hergestellten Hohlzylinderelektrodennur unwesentlich verlangsamte Aufzehrung der Gasfüllung ein. Jedenfalls ist es auch mit diesen Elektroden bisher keineswegs gelungen, den Neonfülldruck bei Edelgasleuchtröhren unter 4 Torr bei genügender Lebensdauer derselben herabzusetzen.
  • Die Erfindung geht von der neuartigen Erkenntnis aus, daß die Gasaufzehrung nicht durch die Zerstäubung hervorgerufen wird, so daß man beim Bau einer Neonleuchtröhre mit kleinerem Fülldruck als 4 Torr ruhig ein nicht unbeträchtliches Maß von Zerstäubung der Elektrode mit in Kauf nehmen kann, wenn man nur durch die sonstige Ausgestaltung der Elektrode die Gasaufzehrung erheblich herabsetzt. Dies letztere wird bewirkt, wenn erfindungsgemäß eine mit Neon oder Neonquecksilber von weniger als 4 Torr gefüllte elektrische Hochspannungsleuchtröhre mit nach der Entladungsbahn hin offenen Hohlelektroden aus Draht oder Blech versehen wird, die in ihrer Wandung gleichmäßig verteilte Längs- oder Querschlitze von 0,3 bis 0,7 mm Breite aufweisen und wobei diese Schlitze in ihrer Gesamtheit 4o bis 6o °1o der ideellen Elektrodenoberfläche ausmachen. Unter ideeller Elektrodenoberfläche wird hierbei die die Elektrode einschließlich der in ihr enthaltenen Schlitze oder Spalte voll bedeckende Fläche verstanden.
  • Die Form und Länge der Schlitze oder Spalte können im übrigen beliebig sein, es können die Elektroden z. B. von Hohlblechkörpern gebildet werden, in denen Schlitze der oben angegebenen Breite ausgestanzt sind, oder es kann die Elektrode aus zu einer Wendel gewickeltem Draht oder aus mit Abstand übereinander angeordneten gleichgroßen Drahtringen oder aus gitterartig im Kreis nebeneinander angeordneten, in Längsrichtung der Entladung verlaufenden Drahtstäben bestehen, wobei der Abstand der vorzugsweise aus Eisendraht von o,5 mm Stärke bestehenden Wendelwindungen oder der parallel in Längs- oder Querrichtung verlaufenden Drahtteile zweckmäßig o,5 mm beträgt.
  • Eingehende Messungen haben gezeigt, daß die Innehaltung der für die Schlitzbreite angegebenen Grenzen von 0,3 bis 0,7 mm von entscheidender Bedeutung für die Gasaufzehrung in Röhren mit Neon unter 4 Torr ist. Während bei Röhren dieses Druckes bei einer Schlitzbreite von o,5 mm der Elektrode ein ausgesprochener Mindestwert der Gasaufzehrung liegt, ist die Aufzehrung bei Verwendung von Elektroden mit 1,5 mm Schlitzbreite bereits sechsmal größer, diejenige bei Verwendung von Elektroden mit o,' mm Schlitzbreite doppelt so groß und diejenige bei Verwendung der bisher üblichen Vollblechelektroden etwa achtmal so groß. Die Stärke de's Drahtes ist mit zweckmäßig ebenfalls o,5 mm bei den neuen Elektroden so bemessen, daß einerseits die Schlitze einen möglichst großen Anteil der ideellen Elektrodenoberfläche ausmachen, andererseits der Draht aber nicht durch Zerstäubung vorschnell durchgefressen wird, was bei wesentlich kleinerem Drahtdurchmesser als 0,5 mm sonst leicht eintritt.
  • Die Elektroden der Röhren nach der Erfindung zerstäuben zwar nicht unbeträchtlich, ohne daß dies die Gasaufzehrung jedoch irgendwie beeinflußt und ohne daß hierdurch die Lebensdauer unter für die Praxis brauchbare Werte, z. B. aooo Stunden, sinkt. Um jedoch eine vorschnelle mechanische Zerstörung der der Zerstäubung besonders unterliegenden obersten und untersten Kanten der Elektroden mit Sicherheit zu vermeiden, sind die oberste und die unterste Kante der Elektrode erfindungsgemäß durch je einen Ring verstärkt, der gegenüber dem zur Herstellung der Elektrode verwendeten Draht oder Blech einen größeren Querschnitt aufweist. Die von sämtlichen Elektrodenteilen abfliegenden Zerstäubungsteilchen können auch in bekannter Weise durch einen um die Hohlelektrode mit geringem Abstand konzentrisch gelegten, mit ihr aber nicht elektrisch verbundenen Blechmantel an dem Erreichen der Gefäßwand verhindert werden, so daß dort keine Schwärzung auftritt.
  • Das Aussehen und Verhalten der Elektroden im Betrieb ist praktisch das gleiche wie das von Hohlzylinderelektroden aus Vollblech, d. h. das Kathodenglimmlicht setzt im Innern des Hohlraumes an und dringt nicht etwa durch die einzelnen Elektrodenschlitze hindurch oder umhüllt sie, wie das bei Kathodenglimmlichtlampen mit draht- oder netzförmiger Elektrode der Fall ist. Es bildet sich also nur eine zusammenhängende Glimmhaut im Elektrodeninnern aus, und die Elektrode hat daher auch den gleichen niedrigen Kathodenfall wie eine Elektrode aus Vollblech. Daß trotzdem die Gasaufzehrung so viel geringer ist, liegt offenbar daran, daß die im Kathodenfall beschleunigten und daher leicht der Aufzehrung unterliegenden Edelgasionen zum Teil nicht auf die metallischen Teile der Elektrode treffen, sondern durch die Zwischenräume derselben hindurchgehen, nachdem sie in der Glimmschicht entladen worden sind. Die Wiederzunahme der Gasaufzehrung bei der Vergrößerung der Zwischenräume liegt, obgleich die Glimmhaut auch dann noch dem Auge nach zusammenhängend vorhanden ist, aller Wahrscheinlichkeit nach daran, daß das elektrische Feld in der Glimmhaut schon eine Vorzugsrichtung auf die metallischen Teile der Elektrode besitzt, so daß auch ein größerer Teil der ankommenden Edelgasionen wieder diese metallischen Teile trifft.
  • Hochspannungsleuchtröhren nach der Erfindung sind z. B. mit Neon von 3 Torr Druck gefüllt, sie besitzen dann eine größere Lichtausbeute und brennen ruhiger als Röhren mit z. B. Neon von 6 Torr, der bisher üblichen Füllung. Eine noch weitere Steigerung der Lichtausbeute bei gleichmäßigerer Ausfüllung des Röhrenquerschnittes mit dem Licht der positiven Säule wird bei Neon von 2 Torr erreicht. Für derartig niedrige Fülldrucke ist es erfindungsgemäß jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden der Röhre außer der obenerwähnten Ausgestaftung einen Durchmesser von etwa 2o mm und eine Länge von etwa 9o mm besitzen. Dadurch wird nämlich die Stromdichte in der Kathode herabgesetzt, was zu einer weiteren Verminderung der Gasaufzehrung beiträgt. Mit Neon oder Neonquecksilber von 2 Torr gefüllte Leuchtröhren von 2o mm Innendurchmesser und 5o- cm Elektrodenabstand und mehr erreichen mit derartig beschaffenen Elektroden bei einer Stromstärke von 50 mA Lebensdauern von über 25oo Stunden.
  • Die Elektrode einer Hochspannungsleuchtröhre nach der Erfindung ist in der Abb. i schematisch im Aufriß dargestellt.
  • Der Quetschfuß i trägt die drei Elektrodenstützen 2,:2' und 2", von denen nur die mittelste 2' durch den Fuß hindurchgeführt ist und der eigentlichen Stromzuführung dient. Alle drei Elektrodenstützen setzen sich in Streben 3, 3' und 3" fort, die die aus o,5 mm starkem, mit Zwischenraum von 0,5 mm gewickeltem Draht bestehende Wendel. tragen und z. B. an je drei Stellen mit ihr verschweißt sind. Die oberste Windung 5 und die unterste Windung 6 der Drahtwendel q. sind verstärkt oder bestehen aus besonderen Ringen aus stärkerem Draht.
  • In der Abb.2 ist eine im übrigen ebenso wie diejenige nach Abb. i beschaffene Elektrode dargestellt, die außerdem noch durch eine Bodenplatte 7 aus Isolierstoff abgeschlossen ist, der zweckmäßig aus Glimmer, Quarz, Glas oder keramischem Werkstoff besteht, um den beim Entgasen der Elektrode auftretenden Temperaturen standhalten zu können. Die Bodenplatte aus Isolierstoff dient erfindungsgemäß dazu, um auch die der Zerstäubung besonders ausgesetzten metallischen Fußteile der Elektrode, also die Elektrodenstützen 2, 2', 2", vor Zerstäubung zu schützen.
  • In der Abb.3 schließlich ist eine Elektrode für eine Quecksilberhochspannungsleuchtröhre mit Neongrundfüllung dargestellt, die an ihrem rückwärtigen Teil, wie an sich bekannt, ein zum Abschluß des Elektrodenkörpers dienendes Ouecksilbernachlieferungsgefäß besitzt. Das Gefäß besteht aus einem allseitig geschlossenen Blechhohlkörper 8, der nur nach der Seite der Entladungsbahn hin eine Öffnung 9 besitzt, die durch eine Blechkapillare io ins Innere des Blechhohlkörpers 8 verlängert ist. Dieser Blechhohlkörper enthält eine kleine Quecksilbermenge i i, die bei der Erwärmung des Blechhohlkörpers durch die Entladung den zur Nachspeisung der Röhrenfüllung dienenden Quecksilberdampf bildet. Eine erfindungsgemäß auf diese Weise ausgebildete, nicht Gas aufzehrende Elektrode für OQuecksilberleuchtröhren mit niedrigem Edelgasfülldruck vermeidet eine Verfärbung bei Wintertemperaturen. Der der Elektrode zugewendete Teil des Blechhohlkörpers 8 kann überdies noch mit einer Isolierplatte 7 bedeckt sein, die an der Öffnungsstelle 9 des Kapillarröhrchens io durchbohrt ist. Dadurch wird eine etwa durch den Blechkörper 8 begünstigte Gasaufzehrung unterbunden.
  • Hochspannungsleuchtröhren nach der Erfindung sind sowohl für Wechselstrom- als auch für Gleichstrombetrieb geeignet; im letzteren Falle braucht nur die Kathode, nicht aber die Anode in der beschriebenen Weise ausgebildet zu sein. Die Leuchtröhren können im übrigen in bekannter Weise aus klarem, gefärbtem oder fluoreszierendem Glase bestehen oder auch, wie gleichfalls bekannt, in ihrem Innern mit einem fluoreszierenden Stoff bedeckt sein. Der Neonfüllung oder Neongrundfüllung kann gegebenenfalls noch in an sich' bekannter Weise eine kleine Menge eines schwereren Edelgases wie Argon, Krypton oder Xenon zugesetzt werden, um entweder die Zündspannung der Röhre herabzusetzen oder bei Mitanwesenheit von O_uecksilberdampf die Rotverfärbung der Röhre bei tiefen Außentemperaturen zu verhindern.

Claims (7)

  1. PATEN TANSPRÜcIiC: i. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre mit Neonfüllung oder Neonquecksilberfüllung, bei der die Elektroden aus nach der Entladungsbahn offenen Draht-oder Blechhohlkörpern mit in der Wandung angebrachten Schlitzen oder Spalten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 4 Torr unterschreitenden Füllgasdruck die Elektroden gleichmäßig verteilte Längs- oder Querschlitze von 0,3 bis 0,7 mm Breite aufweisen, die in ihrer Gesamtheit q.o bis 6o0116 der ,ideellen Elektrodenoberfläche ausmachen.
  2. 2. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre mit Elektroden aus einem Eisendrahthohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus einem Eisendraht von 0,5 mm Dicke mit zwischen den einzelnen in Schraubenlinienform gewundenen oder parallel zueinander in Längs-oder Querrichtung verlaufenden Drahtteilen befindlichen Schlitzen von 0,5 mm Breite bestehen.
  3. 3. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Kante der Elektrode durch einen Ring verstärkt sind, der gegenüber dem zur Herstellung der Elektrode verwendeten Draht oder Blech einen größeren Querschnitt aufweist. q..
  4. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei 50 mA Entladungsstromstärke und 2 Torr Füllgasdruck die Elektroden einen Außendurchmesser von 2o mm und eine Länge von 9o mm besitzen.
  5. 5. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mit geringem Abstand von einem mit ihr nicht elektrisch verbundenen Blechmantel umschlossen ist.
  6. 6. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode durch eine aus einem Isolierstoff bestehende Bodenplatte abgeschlossen ist.
  7. 7. Elektrische Hochspannungsleuchtröhre nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Elektrode durch ein eine kapillare Austrittsöffnung aufweisendes Quecksilbervorratsgefäß abgeschlossen ist. BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI
DEP76219D 1937-11-11 1937-11-11 Elektrische Hochspannungslieuchtroehre mit Neonfuellung oder Neonquecksilberfuellung Expired DE678551C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE931970C (de) * 1950-10-21 1955-08-22 Max Boie Raumsparende Elektrode fuer Leuchtroehren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE931970C (de) * 1950-10-21 1955-08-22 Max Boie Raumsparende Elektrode fuer Leuchtroehren

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DE684963C (de) 1939-12-08

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