DE681041C

DE681041C - High pressure metal vapor discharge tubes

Info

Publication number: DE681041C
Application number: DEN39815D
Authority: DE
Inventors: Dr Willem Elenbaas; Dr Aart Van Wijk
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1936-09-01
Filing date: 1936-09-01
Publication date: 1939-09-13
Also published as: NL50279C; US2135701A; GB479011A; FR826103A

Description

Hochdruckmetalldampfentladungsröhre Es ist bekannt, Hochdruckmetalldamp.fentladungsröhren mit einer oder mehreren Hauptglühelektroden aus schwer schmelzbarem Metall zu versehen. Eine solche Elektrode ist dem Ein-Ruß einer Hochdruckmetalldampfentladung, die sich bekanntlich durch eine Einschnürung der Entladung von einer Niederdruckentla.dung unterscheidet, sehr gut gewachsen, so daß die Röhre eine lange Ixb,ens@@ dauer aufweist. Sie zeigt jedoch den Nachteil einer höheren Zündspannung. Um diesen Übelstand zu vermeiden, kann man dieser Elektrode in bekannter Weise eine Hilfsglühelektrode zuordnen, die mit stark elektronenemettierendem Material, z. B. Erdalkalidioxpd, versehen ist. Diese Hauptelektrode und Hilfselektrode werden nun derart angeordnet, daß bei der Zündung die Entladung an der Hilfselektrode ansetzt, jedoch bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode aus schwer schmelzbarem Metall übergeht. Man hat dazu diese Hauptelektrode etwa mit Hilfe eines Stieles an der Hilfsglühelektrode befestigt und, von der Entladungsbahnaus gesehen, vor dieser Hilfselektrode angeordnet, so daß sie nach erfolgter Zündung durch die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung geheizt wird. Der Augenblick des überspringens der Entladung von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode soll nun durch geeignete Bemessung des Abstandes zwischen Hilfs- und Hauptelektrode eingestellt werden. Je kürzer dieser Abstand gewählt wird, um so länger wird .es dauern, bevor die Entladung überspringt, d. h. um so höher wird der Dampfdruck beim Überspringen geworden sein.High pressure metal vapor discharge tube It is known to use high pressure metal vapor discharge tubes to be provided with one or more main glow electrodes made of difficult-to-melt metal. One such electrode is the on-soot of a high pressure metal vapor discharge, which occurs known by a constriction of the discharge from a Niederdruckentla.dung differs, grown very well, so that the tube has a long Ixb, ens @@ duration. However, it has the disadvantage of a higher ignition voltage. To this evil too you can avoid this electrode in a known manner an auxiliary glow electrode assign that with strong electron emitting material, z. B. alkaline earth dioxide, is provided. This main electrode and auxiliary electrode are now arranged in such a way that that during ignition the discharge starts at the auxiliary electrode, but at a higher level The vapor pressure is transferred to the main electrode made of hard-to-melt metal. For this purpose, this main electrode is attached to the auxiliary glow electrode, for example with the help of a handle attached and, viewed from the discharge path, arranged in front of this auxiliary electrode, so that after ignition has taken place, it is caused by the discharge emanating from the auxiliary electrode is heated. The moment of skipping the discharge from the auxiliary electrode on the main electrode should now by suitable dimensioning of the distance between Auxiliary and main electrodes can be set. The shorter this distance is chosen, the longer it will take before the discharge skips, d. H. the higher will have become the vapor pressure when skipping.

Bei einer bestimmten Länge der im normalen Betrieb benutzten Entladungsbahn bedeutet jedoch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode eine Verlängerung der von der Hilfselektrode ausgehenden Entladungsstrecke, die beim Inbetriebsetzen gezündet werden muß, was somit eine Vergrößerung der Zündspannung mit sich bringt. Überdies hat eine Vergrößerung des Abstandes zwischen Haupt- und Hilfselektrode den Nachteil, daß der Raum hinter der Hauptelektrode größer wird, wodurch die Gefahr entsteht, daß dieser Raum beim Betrieb der Röhre eine zu niedrige Temperatur erhält. Dieser Gefahr muß dann wieder durch besondere Maßnahmen, wie wärmeisolierende Einkapselung des Rohrendes oder Erhitzung des Rohrendes durch Heizkörper, begegnet werden.With a certain length of the discharge path used in normal operation however, means an increase in the distance between the main and auxiliary electrodes an extension of the discharge path emanating from the auxiliary electrode, the must be ignited when starting up, which thus increases the ignition voltage brings with it. In addition, an increase in the distance between the main and Auxiliary electrode has the disadvantage that the space behind the main electrode becomes larger, which creates the risk that this space will be too low when the tube is in operation Temperature. This danger must then again by special measures, such as heat-insulating encapsulation of the pipe end or heating of the pipe end by radiators, to be encountered.

Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckmetalldampfentladungsröhren mit mindestens einer Hauptglühelektrode aus schwer schmelzbarem Metall und einer, von der Entladumgsbahn aus gesehen, hinter dieser Hauptelektrode angeordneten, mit stark elektronenemittierendem Material versehenen Hilfsglühelektrode, die bei der Zündung der Röhre als Ansatzstelle der Entladung dient, welche jedoch bei höher werdendem Dampfdruck auf die Hauptelektrode übergeht, und h,ät zum Zweck, den Übergang der Entladung in sicherer Weise und mit einfachen Mitteln zu ermöglichen und dabei die obenerwähnten Übelstände zu beseitigen.The invention relates to high pressure metal vapor discharge tubes with at least one main glow electrode made of hard-to-melt metal and one, from the discharge line from behind this main electrode arranged auxiliary glow electrode provided with highly electron-emitting material, which serves as a starting point for the discharge when the tube is ignited, which however passes to the main electrode when the vapor pressure increases, and h, ät for the purpose, to enable the transfer of the discharge in a safe manner and with simple means and at the same time to remedy the abovementioned evils.

Gemäß der Erfindung wird zwischen dem Stromzuführungsdraht der Hauptelektrode und dem Stromzuführungsdraht der Hilfselektrode ein nicht mit der Hauptentladungs: bahn in Reihe liegender Widerstand angeordnet.According to the invention, the main electrode is between the power supply wire and the power supply wire of the auxiliary electrode is not connected to the main discharge: bahn arranged in a series of resistance.

Bei Wechselstrqmbetrieb wird die Röhre mit zwei solchen Elektrodensätzen versehen; bei Gleichstrom genügt nur ein solcher Elektrodensatz, der als Kathode benutzt wird, während die Anode anders konstruiert sein kann.In the case of AC operation, the tube is equipped with two such sets of electrodes Mistake; In the case of direct current, only one set of electrodes, the cathode, is sufficient is used, while the anode can be constructed differently.

Bei der Zündung der Röhre setzt die Entladung zuerst an der Hilfselektrode an, die von einem besonderen Heizstrom oder zweckmäßiger durch die Entladung geheizt wird, so daß der Strom über den Widerstand gießt. Die Röhre erwärmt sich, wodurch der Dampfdruck und der Spannungsgradient (Spannungsabfall je Längeneinheit der Entladungsstrecke) steigen. Wenn der Strom mit kleinerem Spannungsverlust über die Hauptelektrode fließen kann, hat die Entladung die Möglichkeit, von der Hilfselektrode auf die Hauptelektrode überzugehen. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und diesem Übergang kann durch Einstellen der Größe des Widerstandes geregelt werden und kann derart eingestellt werden, daß die Hilfselektrode im Niederdruckgebiet und die Hauptelektrode im Hochdruckgebiet der Entladung den Strom führt. Die Einstellung des Widerstandes kann nach Abschmelzen des Entladungsraiunes vorgenommen werden. Auch kann die erwähnte Zeitspanne nach Fertigstellen der Röhre geändert werden, ohne daß im Innern der Röhre etwas geändert zu werden braucht. Der Abstand zwischen der Haupt- und Hilfselektrode kann unabhängig von der erwünschten Zeitspanne zwischen Zündung und übergehen der Entladung so gewählt werden, wie es mit Hinsicht auf die Zündspannung und Erwärmung der Röhre am günstigsten ist.When the tube is ignited, the discharge first starts at the auxiliary electrode on, which are heated by a special heating current or, more appropriately, by the discharge so that the current pours across the resistor. The tube heats up, causing the vapor pressure and the voltage gradient (voltage drop per unit length of the discharge path) rise. When the current flows through the main electrode with less voltage loss can, the discharge has the possibility of moving from the auxiliary electrode to the main electrode to pass over. The length of time between ignition and this transition can be through Adjusting the size of the resistor can be regulated and so adjusted that the auxiliary electrode in the low pressure area and the main electrode in the high pressure area the discharge carries the current. The adjustment of the resistance can after melting of the discharge line. The mentioned period of time can also follow Finishing the tube can be changed without changing anything inside the tube needs to become. The distance between the main and auxiliary electrodes can be independent of the desired period between ignition and transition of the discharge so chosen as it is most favorable with regard to the ignition voltage and heating of the tube is.

Das sichere und schnelle Aufheizen der Hauptelektrode kann noch dadurch gefördert werden, daß; von- der Entladungsbahn aus gesehen, vor der Hauptelektrode in bekannter Weise ein mit einer Öffnung versehener Schirm angeordnet wird, der die von der Hilfselektrode ausgehende Entladung zusammendrängt und längs der Hauptelektrode führt. Dieser Schirm fängt auch einen großen Teil der von den Elektroden zerstäubten Materialteilchen auf.The safe and fast heating of the main electrode can still be achieved by this be promoted that; Seen from the discharge path, in front of the main electrode a screen provided with an opening is arranged in a known manner, the compresses the discharge emanating from the auxiliary electrode and along the main electrode leads. This screen also captures a large part of that atomized by the electrodes Material particles on.

Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Entladungsröhre gemäß der Erfindung dar. Fig. i gibt einen Längsschnitt dieser Röhre wieder; Fig. 2 zeigt perspektivisch eine Hauptelektrode dieser Röhre.The drawing shows, for example, a discharge tube according to FIG Invention. Fig. I shows a longitudinal section of this tube; Fig. 2 shows perspective a main electrode of this tube.

Die abgebildete, aus Quarz bestehende und zum Aussenden von sichtbarem Licht oder ultravioletten Strahlen geeignete Entladungsröhre i ist zylinderförmig und enthält an jedem Ende eine in der Rohrachse angeordnete wendelförmige Hilfselektrode 2, die mit einem Gemisch von Barium- und Strontiu-moxyd bedeckt ist. Vor jeder Elektrode 2 befindet sich eine Hauptelektrode 3, die aus einem Wolframdraht besteht; der einen senkrecht zu der Rohrachse stehenden, ungefähr kreisförmigen Teil q. (Fig. 2) und einen in der Rohrachse- liegenden Teil 5 besitzt. Die Röhre enthält weiter zwei Quarzschirme 6, die je eine zentrale Öffnung 7 aufweisen, welche sich in kurzem Abstand vor dem Elektrodenteil5 befindet. Um einen guten Ausgleich des Gas- und Dampfdruckes im mittleren Röhrenteil und in den Rohrenden zu erleichtern, können die Schirme 6 an ihren Rändern noch eine oder mehrere <5ffnungen aufweisen.The illustrated discharge tube i, made of quartz and suitable for emitting visible light or ultraviolet rays, is cylindrical and contains at each end a helical auxiliary electrode 2 which is arranged in the tube axis and which is covered with a mixture of barium and strontium oxide. In front of each electrode 2 there is a main electrode 3, which consists of a tungsten wire; the one approximately circular part q perpendicular to the pipe axis. (Fig. 2) and a part 5 lying in the pipe axis. The tube also contains two quartz screens 6, each of which has a central opening 7, which is located a short distance in front of the electrode part 5. In order to facilitate a good equalization of the gas and vapor pressure in the central tube part and in the tube ends, the screens 6 can also have one or more openings at their edges.

Zwischen dem Stromzuführungsdraht ä jeder -Elektrode 3 und dem Stromzuführungsdraht 9 jeder Hilfselektrode 2 ist außerhalb des Entladungsraumes ein Widerstand io geschaltet. Zweckmäßig wird dieser Widerstand im Sockel angeordnet, so daß die fertige Entladungsröhre nur zwei Kontakte aufweist, die, wie in der Zeichnung gestric elt angegeben ist, über eine Vorschaltdrosselspule i i an, eine Wechselstromquelle 12 angeschlossen werden können.Between the power supply wire - each electrode 3 and the power supply wire 9 of each auxiliary electrode 2, a resistor io is connected outside the discharge space. This resistor is expediently arranged in the base, so that the finished discharge tube has only two contacts, which are indicated as knitted in the drawing, An alternating current source 12 is connected via a series choke coil i i can be.

Die Röhre ist mit einer Edelgasfüllung, z. B. bestehend aus Argon unter einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule, versehen und enthält überdies eine Menge Quecksilber, die zweckmäßig derart dosiert wird, daß die ganze Menge bereits verdampft ist, bevor die Röhre ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat, so daß der Quecksilberdampf beim Betrieb ungesättigt ist -und der Dampfdruck sieh bei Schwankungen der Speisespannung oder bei Änderungen der Abkühlungsverhältnisse nur wenig ändert.The tube is filled with an inert gas, e.g. B. consisting of argon under a pressure of 5 mm of mercury, and also contains a Amount of mercury, which is expediently dosed in such a way that the whole amount is already evaporated before the tube has reached its normal operating temperature, so that the mercury vapor is unsaturated during operation - and the vapor pressure see at Fluctuations in the supply voltage or changes in the cooling conditions only little changes.

Beim Inbetriebsetzen fließt der Strom zuerst über die Hilfselektroden 2. Die von dies-en Hilfselektroden ausgehende Entladung wird von den Schirmen 6 zusammengedrängt und lä,ilgs der Elektro$enteile 5 geführt, die von der Entladung aufgeheizt werden. Wenn der Dampfdruck (und somit der Gradient) einen genügend hohen Wert erreicht hat und die Elektrodenteile 5 auf eine genügend hohe Temperatur gebracht sind, geht die Entladung von den Hilfselektroden 2 auf die Hauptelektroden 3 über, wobei die Entladung vornehmlich an den Enden der Elektrodenteile 5 angreift. Im normalen Betrieb führen die Hilfselektroden 2 keinen oder nur einen vernachlässigbar geringen Strom. Die Zeitspanne zwischen der Zündung und dem übergang der Entladung hängt von der Größe der Widerstände i o ali.When starting up, the current first flows through the auxiliary electrodes 2. The discharge emanating from these auxiliary electrodes is transmitted by the screens 6 pressed together and led along the electrical parts 5, the from the discharge. When the vapor pressure (and therefore the gradient) has a has reached a sufficiently high value and the electrode parts 5 to a sufficiently high Temperature are brought, the discharge goes from the auxiliary electrodes 2 to the main electrodes 3, the discharge primarily engaging the ends of the electrode parts 5. In normal operation, the auxiliary electrodes 2 lead no or only one negligibly low current. The length of time between ignition and the transition of the discharge depends on the size of the resistors i o ali.

In einer bestimmten Röhre war der ,gegenseitige Abstand der Elektrod@enteile 5 etwa i ä cm und der Abstand zwischen den Hilfs-,elektroden ungefähr i9 cm, während die Widerstände i o eine Größe von 5 Ohm hatten und die Stromstärke der Röhre nach Erreichung des normalen Betriebszustandes 4,5 AmP. betrug. Die Brennspannung dex Entladung kurz nach der Zündung war etwa 2o Volt, wogegen die im normalen Betriebszustand 120 Volt war, während sie in dem Augenblick, in dem die Entladung von den Hilfselektroden auf die Hauptelektroden überging, ungefähr 4o Volt betrug.The mutual distance between the electrodes was in a certain tube 5 about i - cm and the distance between the auxiliary electrodes about i9 cm, while the resistances i o had a size of 5 ohms and the current intensity of the tube according to Achievement of the normal operating state of 4.5 AmP. fraud. The running voltage dex Discharge shortly after ignition was about 20 volts, whereas that in normal operating condition 120 volts was while she was at the moment the discharge from the auxiliary electrodes to the main electrodes was about 40 volts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. High pressure metal vapor discharge tube, in particular for emitting rays, with at least one main glow electrode made of difficult to melt Metal and one behind this main electrode, as seen from the discharge path arranged auxiliary glow electrode with strong electron-emitting material, which serves as the starting point for the discharge when the tube is ignited, which when it is higher evolving vapor pressure passes to the main electrode, characterized in that between the power supply wire of the main electrode and the power supply wire The auxiliary electrode has a resistance that is not in series with the main discharge path is located.

2. Discharge tube according to claim i, characterized in that, of the Discharge path seen from, in front of the main electrode is provided with an opening Screen is arranged, which compresses the discharge emanating from the auxiliary electrode and runs along the main electrode.