DE757108C

DE757108C - High and ultra high pressure electric metal vapor discharge tubes

Info

Publication number: DE757108C
Application number: DEG97996D
Authority: DE
Inventors: Edmund Dr Germer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-06-05
Filing date: 1938-06-05
Publication date: 1954-02-01

Description

Elektrische Hoch- und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhre Die modernen elektrischen Hoch- oder Höchstdruckentladungs.rähren für Leucht-und/oder Ultraviolettstrahlzwecke mit festen entladungsgeheizten, vorzugsweise aktivierten Elektroden besitzen. den Nachteil einer unerwünscht hohen Einfbrennzeit. Dies ist darin begründet, daß der anfängliche Energieumsatz in der Röhre gering ist. Besonders gering ist er bei den. Höchs tdrucklampen, weil hier die Elektroden einten sehr geringen Abstand voneinander haben.High and ultra-high pressure electric metal vapor discharge tube The modern electric high or ultra high pressure discharge tubes for luminous and / or ultraviolet radiation purposes with solid discharge-heated, preferably activated electrodes. the Disadvantage of an undesirably long stoving time. This is due to the fact that the initial energy expenditure in the tube is low. It is particularly low with the. Highest pressure lamps, because here the electrodes are very close to each other to have.

Es sind schon: elektrische Hoch- und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhren für Betriebsdrücke von r bis etwa 5o Atm. für Leucht- und/oder Ultravioletttstrahlangszwecke bekannt mit zwei festen., durch die Entladung selbst aufgeheizten und einander parallel geschalteten Elektrodenpaaren. Das eine Paar wird gebildet durch Hilfselektroden, zwischen denen beim Zünden der Röhre eine Entladung übergeht. Das andere Paar stellt die Hauptelektroden dar, die die Betriebsentladung führen. Die Hilfselektroden sind in diesem Fall aktivierte Elektroden. Die Hauptelektroden; haben keine Aktivierung. Der gegenseitige Abstand der Hilfselektroden. ist größer als der, der Hauptelektroden.There are already: electrical high and ultra-high pressure metal vapor discharge tubes for operating pressures from r to about 50 atm. for luminous and / or ultraviolet radiation purposes known with two fixed., heated by the discharge itself and parallel to each other switched electrode pairs. One pair is formed by auxiliary electrodes, between which a discharge passes when the tube is ignited. The other couple poses represent the main electrodes that carry the operating discharge. The auxiliary electrodes are in this case activated electrodes. The main electrodes; have no activation. The mutual distance between the auxiliary electrodes. is larger than that of the main electrodes.

Bei dieser bekannten Röhrenausgestaltung ist beim Zünden ein längerer Lichtbogen in der Röhre, nämlich der zwischen den Hilfselektroden übergehende, vorhanden als nachher beim Dauerbetrieb. Dieser verlängerte Lichtbogen erzeugt mehr Wärme, als wenn die Entladung von Beginn an zwischen den dicht benachbarten Elektroden übergehen würde. Hierdurch wird die Einbrennzeit der Röhre erh@ebtich verkürzt.With this known tube design, a longer one is used when igniting Arc in the tube, namely between the auxiliary electrodes passing, present than afterwards during continuous operation. This extended arc creates more Heat, as if the discharge from the beginning between the closely adjacent electrodes would pass over. This considerably shortens the burn-in time of the tube.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei elektrischen Hoch- und Höchstdruckmetalldampfentladungsröhren für Betriebsdrücke von . i bis etwa 5o Atm. für Leuchturid/oder Ultraviolettstrahlungsz.wecke mit zwei festen, durch die Entladung selbst aufgeheizten und einander parallel geschalteten Elektrodenpaaren, von denen das die beiden Hilfselektroden bildende Paar einen gräßeren Abstand hat als das die Hauptelektroden bildende andere Paar, im Röhreninnern in Reihenschaltung mit jeder Hauptelektrode zwischen ihr und ihrer Verbindungsstelle mit der zugehörigen Hilfselektrode je ein Wärmeschalter angeordnet ist, welcher die Hauptelektroden erst dann einschaltet, wenn die Röhre ihre zum Dauerbetrieb erforderliche Endtemperatur ganz oder nahezu ganz erreicht hat. Zunächst geht also zwischen den einen großen Abstand aufweisenden Hilfselektroden eine Entladung über. Einige Zeit nach dem Einschalten, z. B. nach q. bis 8 Minuten, treten dann die Hauptelektroden selbsttätig an die Stelle der Hilfselektroden, Diese Umschaltung wird durch Wärmeschalter, wie Bimetallrela.is, vorgenommen, welche auf die Röhrentemperatur ansprechen und! welche im Stromkreis jeder Hauptelektrode angeordnet sind und damit das zweite Elektrodenpaar an Spannung legen, nachdem dieses, im kalten Zustand und während der ersten Brenndauer der Röhre durch die Bimetallschalter von der Spannung abgeschaltet ist.The invention is characterized in that with electrical high- and ultra-high pressure metal vapor discharge tubes for operating pressures of. i to about 5o Atm. for luminescent / or ultraviolet radiation purposes with two fixed, through which Discharge of self-heated electrode pairs connected in parallel to each other, from which the pair forming the two auxiliary electrodes is at a greater distance than the other pair forming the main electrodes, connected in series inside the tube with each main electrode between it and its junction with the associated one A heat switch is arranged in each auxiliary electrode, which the main electrodes only switches on when the tube has reached the final temperature required for continuous operation has reached completely or almost completely. So first of all there is a big one between the two Spaced auxiliary electrodes have a discharge. Some time after switching on, z. B. after q. up to 8 minutes, the main electrodes will then automatically touch the Position of the auxiliary electrodes, this switching is done by thermal switches, such as bimetallic relay, made, which respond to the tube temperature and! which in the circuit each main electrode are arranged and thus the second pair of electrodes to voltage place after this, in the cold state and during the first burning time of the tube is disconnected from the voltage by the bimetal switch.

Sobald das Entladungsgefäß unter denn Ein.fluß der Hilfsentladung die erforderliche Temperatur angenommen hat, wird die Umschaltung auf die Hauptelektroden dadurch vorgenommen, daß diese durch die im Röhreninnern angeordneten Wärmeschalter mit der Spannungsquelle verbunden werden. Durch die Entladung zwischen den Hilfselektroden sind sie vorgeheizt, so daß sie, da auch der Dampfdruck während der Anheizperiode bereits einen verhältnismäßig hohen Wert angenommen hat, in sehr kurzer Zeit auf ihre Betriebstennperatur durch den nun zwischen ihnen einsetzenden Lichtbogen-Strom aufgeheizt werden. Die Hilfsentladung geht auch bei dieser Anordnung aus, sobald die Brennspannung zwischen den Hauptelektroden einen niedrigeren Wert hat als die Brennspannung zwischen den Zündelektroden. Dadurch, daß bei der Anordnung nach der Erfindung die Entstehung eines Lichtbogens zu den Hauptelektroden so lange verhindert wird, bis die Entladungsröhre eine genügend hohe Temperatur angenommen hat, wird die Bestäubung des Entladungsgefäßes während des Anheizvorganges der Hauptelektroden außerordentlich herabgesetzt, da die Hauptelektroden beim Umschalten der Entladung auf sie bereits eine sehr hohe Temperatur haben. Es tritt also eine Abkürzung der Zeit ein, während der die Hauptelektroden mit einer niedrigeren Temperatur betrieben werden als ihrer betriebsmäßigen Temperatur, bei der sie bekanntlich bei richtiger Dimensionierung nur sehr wenig zerstäuben. Die j Zerstäubung der Zündelektroden ist, verglichen mit der der Hauptelektroden, von untergeordneter Bedeutung, da sie mit Rücksicht darauf, daß sie nur kurze Zeit im Betrieb sind, seh@r, viel kleiner ausgebildet werden können. Sie befinden sich zudem in größerem Abstand voneinander, so daß eine etwa von ihnen ausgehende Arstäubung gerade den Teil der Gefäßcvandung, durch den die Strahlung des zwischen den in geringerem Abstand voneinander angeordneten Hauptelektroden übergehenden Lichtbogens austreten, soll, nicht betrifft.As soon as the discharge vessel is under the influence of the auxiliary discharge has reached the required temperature, the switch to the main electrodes made in that this is carried out by the heat switch arranged in the interior of the tube connected to the voltage source. Due to the discharge between the auxiliary electrodes they are preheated so that they, as the steam pressure during the heating-up period has already assumed a relatively high value in a very short time their operating temperature due to the arc current that now sets in between them be heated. The auxiliary discharge also goes out with this arrangement as soon as the running voltage between the main electrodes has a lower value than that Burning voltage between the ignition electrodes. The fact that in the arrangement according to the Invention prevents the formation of an arc to the main electrodes for so long until the discharge tube has reached a sufficiently high temperature the dusting of the discharge vessel during the heating process of the main electrodes extremely reduced, as the main electrodes when switching the discharge on them already have a very high temperature. So there is an abbreviation of Time during which the main electrodes operated at a lower temperature are considered to be their operational temperature at which they are known to be correct Only atomize very little dimensioning. The j atomization of the ignition electrodes is of minor importance compared with that of the main electrodes, since it considering that they are only in operation for a short time, seh @ r, much smaller can be trained. They are also at a greater distance from each other, so that a dusting emanating from them just that part of the vascular wall through which the radiation of the arranged at a smaller distance from each other Main electrodes passing arc should not affect.

Die Herstellung der Wärmeschalter bereitet mit Rücksicht darauf, daß eine sehr große Zahl von Metallen bekannt ist, die die zur Erzielung eines Dampfdruckes von mehr als io Atrn. erforderliche Temperatur von 5oo bis 7oo°' C ohne weiteres aushalten, keirnerlei Schwierigkeit. Als Elektroden können sowohl aktivierte als auch nichtaktivierte verwendet werden. Falls nur nichtaktivierte Elektroden verwendet werden, wird man z,%ieckmäßigerweise die Zündelektroden sehr klein wählen, damit sie sich in gerade so kurzer Zeit wie aktivierte Zündelektroden auf die zur Elektronenemission erforderliche Temperatur aufheizen, die bekanntlich bei ihnen einige hundert Grad höher liegt als bei den aktivierten, Elektroden. Eine 'Verlängerung der Aufheizung der Zündelektroden beim übergang von aktivierten zu nichtaktivierten Zündelektroden braucht also nicht in Kauf genommen zu werden..The manufacture of the thermal switch prepares with consideration that a very large number of metals are known which are used to achieve a vapor pressure of more than io Atrn. required temperature of 500 to 700 ° C without further ado endure, no difficulty whatsoever. Both activated and also non-activated ones can be used. If only non-activated electrodes are used one will choose the ignition electrodes very small, so that they react in just as short a time as activated ignition electrodes to which to emit electrons heat up the required temperature, which is known to be a few hundred degrees with them higher than with the activated electrodes. An 'extension of the heating of the ignition electrodes during the transition from activated to non-activated ignition electrodes so does not need to be accepted ..

Diese hier beschriebene Erfindung ist der schon vorgeschlagenen überlegen. Es können hierbei auch für die Dauerbrandelektroden aktivierte Elektroden verwendet werden statt der nichtaktivierten blanken Wolframelektroden, welche leichter zerstäuben. und auch einen höheren Kathodenfall haben als die hier verwendeten aktivierten Dauerbrandelektroden. Ein zusätzlicher Einführungsdraht für die Hilfselektroden ist bei der Anordnung nach der Erfindung nicht erforderlich. Diese werden vielmehr zweckmäßig im Innern der Röhre über die Wärmeschalter mit den Hauptelektroden. verbunden. Es sind für die Stromzuführungen nur zwei Einführungsleiter erforderlich.This invention described here is superior to that already proposed. In this case, activated electrodes can also be used for the permanent burning electrodes instead of the non-activated bare tungsten electrodes, which sputter more easily. and also have a higher cathode drop than the activated permanent burn electrodes used here. An additional lead-in wire for the auxiliary electrodes is with the arrangement according to the invention not required. Rather, these become useful inside the tube via the heat switch with the main electrodes. tied together. Only two lead-in conductors are required for the power supply lines.

:Nachfolgend werden an schemätischen ZeichnungenAusführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung beschrieben.: The following are exemplary embodiments based on schematic drawings for carrying out the invention.

Abb. i zeigt im Querschnitt eine Superhochdrucklam,pt, d. h. eine Lampe, deren Metalldampfdruck im Betrieb etwa io Atm. übersteigt und welche noch ein Edelgas als Zündgas enthält. i ist das Röhrengefäß, z. B,. aus Quarz oder quarzähnlichem Glas, von etwa 4 cm Innenlänge, 2 und 3 sind die Hauptelektroden (z. B. Wendel von 4 mm Länge, gegenseitiger Abstand etwa 5 mm), 4 und 5 die Hilfselektroden; (z. B. Wendel von 4 mm Länge, gegenseitiger Abstand etwa 25 mm), 6 und 7 Wärmneschallter, z. B,. Bimetallstreifen von 5 mm: Länge, 8 und g zwei Glasperlen od. dgl., welche die Elektroden 2 und 3 tragen. Die Elektroden beistehen z,weckniiäßigerweise gleichmäßig aus einem metallischen Träger, wie Nickel oder Wolfram., mit Elektronenemissionsmasse, wie Barium, zu: dernoch andere Stoffe, wie Bariumoxyd und Wolfram, hinzugesetzt sind. Im kalten Zustand der Röhre sind die Bimetallstreifen 6 und 7 geöffnet. Einige Zeit nach der Einschaltung der Röhre- schließen sie sich selbsttätig. Die Spannkraft der Schalter wird so eingestellt, da,ß die Schließung nicht zu früh und nicht zu spät erfolgt. Wird jetzt Spannung an die Röhre gelegt, so, geht zunächlst ein Entladungsstrom von etwa 4 Amp,. zwischen 4 und 5 über. Nachdem. sich die Röhre und damit die Bimetalls;treifen durch die so vor sich gehende Entladung genügend erwärmt haben, schließen sich die Schalter 6 und 7, so, daß nun ein Entladungsstrom von etwa 3 Amp. zwischen 2 und: 3 vor sich geben kann. io ist ein kleiner Quecksilbertropfen, welcher im Betrieb der Röhre restlos verdampft sein kann. Die Wandung der Röhre i ist bei dieser etwa kugel- oder ellipsoidförmig ausgebildeten Röhre verschieden, stark ausgeführt; so ist z. B. an der Unterseite die Wandung stärker ausgebildet als an der Oberseite. Hierdurch wird eine gleichmäßige Innentiernperatur längs der Röhrenwandung und damit eine schnellere Au fheizung der Röhre erzielt. Die BimetaIlischalter können so ausgebildet sein, daß sie, nicht im gleichen Augenblick geschlossen werden. Sie können aber auch so, z. B. durch Koppelung, miteinander verbunden sein, d;aß die Schließung im gleichen Augenblick erfolgt. Gegebenenfalls ist nur ein Bimetallstreifen vorhanden, welcher zwei Kontakte für die beiden Elektroden, trägt, welche an zwei entsprechende Kontakte der Stromzuführungen gedrückt werden können,.Fig. I shows in cross section a super high pressure lam, pt, d. H. one Lamp with a metal vapor pressure of around 10 atm. exceeds and which still contains a noble gas as ignition gas. i is the tubular vessel, e.g. B ,. made of quartz or similar to quartz Glass, about 4 cm inside length, 2 and 3 are the main electrodes (e.g. helix from 4 mm length, mutual distance about 5 mm), 4 and 5 the auxiliary electrodes; (e.g. Helix of 4 mm length, mutual distance about 25 mm), 6 and 7 heat switches, z. B ,. Bimetal strips of 5 mm: length, 8 and g two glass beads or the like. Which wear electrodes 2 and 3. The electrodes are usually uniform made of a metallic carrier, such as nickel or tungsten., with electron emission mass, such as barium, to which other substances such as barium oxide and tungsten are added are. When the tube is cold, the bimetallic strips 6 and 7 are open. Some Time after switching on the tube - they close automatically. The resilience the switch is set so that the closing is not too early and not too done late. If voltage is now applied to the tube, a discharge current is generated first of about 4 amps ,. between 4 and 5 over. After this. the tube and thus the bimetal; touch have warmed up sufficiently by the discharge taking place in this way, the Switches 6 and 7 so that a discharge current of about 3 amps. Between 2 and: 3 can be in front of you. io is a small drop of mercury that is in operation the tube may have completely evaporated. The wall of the tube i is about in this case spherical or ellipsoidal tube different, strong; so is z. B. on the underside, the wall is made stronger than on the top. This results in a uniform internal animal temperature along the pipe wall and thus a faster heating of the tube achieved. The bimetallic switches can be designed in this way be that they are closed, not at the same instant. But you can also like that, z. B. by coupling, be connected to each other, d; ate the closure takes place at the same instant. If necessary, only one bimetal strip is available, which has two contacts for the two electrodes, which one to two corresponding Contacts of the power supply lines can be pressed.

Abb. a zeigt ein weiteres Beispiel zur Durchführung des Erfindungsgedankens. Hier befinden' sich im Stromkreis zu dien Hilfse-lektroden; 4 und 5 noch zusätzliche Widerstände i i und 12, durch welche der anfängliche Entladungsstrom hindurchfließt. Hierdurch findet eine zusätzliche Erwärmung statt, so d;aß durch diese Maßnahme- die Röhre besonders schnell aufgeheizt wird. Nach kurzer Zeit werden dann durch Erwärmung und Schließung der Bimctallschalter die Elektroden 2 und: 3 an Spannung gelegt. Die Elektroden .4 und: 5 erlöschen dann in diesem wie, im vorigen Fall.Fig. A shows a further example for carrying out the idea of the invention. There are auxiliary electrodes in the circuit here; 4 and 5 still additional Resistors i i and 12 through which the initial discharge current flows. This results in additional warming, so that this measure- the tube is heated up particularly quickly. After a short time you will be through Heating and closing of the bimetal switch electrodes 2 and: 3 to voltage placed. The electrodes .4 and: 5 then go out in this case as in the previous case.

Claims

PATENT CLAIM: Electric high and ultra-high pressure metal vapor discharge tubes for operating pressures from 1 to about 50 atm. for luminous and / or ultraviolet radiation purposes, with two fixed pairs of electrodes, heated by the discharge itself and connected in parallel to each other, of which the two. The pair forming the auxiliary electrodes has a larger electrode spacing than the other pair forming the main electrodes, characterized in that a heat switch is arranged inside the tube in series with each main electrode between it and its connection point with the associated auxiliary electrode, which switches the main electrodes on only when! the tube has completely or almost completely reached its final temperature required for continuous operation. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: Austrian patent specification No. 151 907; British Patent No. .f72 658.